CN1010002B

CN1010002B - 带有无冲击起动调节装置的电梯驱动装置

Info

Publication number: CN1010002B
Application number: CN88103105A
Authority: CN
Inventors: 克劳斯·朱尔根·克林格贝尔; 霍斯特·沃尔希尔
Original assignee: Inventio AG
Current assignee: Inventio AG
Priority date: 1987-05-27
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1990-10-17
Also published as: ES2023460B3; FI96673C; CA1290476C; FI882322A; US4828075A; EP0292685A1; JPS63306176A; FI96673B; CN88103105A; IN171711B; ATE64355T1; FI882322A0; EP0292685B1; DE3863233D1; JPH0565433B2

Abstract

本发明涉及一个带有无冲击起动自动调节装置的电梯驱动系统。它包含一带有输出直线运动的主动皮带轮的升降电机，进行转数和行程测量的装置，以及包含一个带有调节放大器，转数和行程的给定值传送器和实际值发送装置。所属的比较器，以及无冲击起动的调节装置的驱动调节系统。它首先抑制起动冲击，然后按给定的行程和转数曲线进行调节。

Description

本发明涉及一个带有无冲击起动自动调节装置的电梯驱动系统。它包含一带有输出直线运动的主动皮带轮的升降电机，进行转数和行程测量的装置，还包含一个带有调节放大器，转数和行程设定装置和实际发送装置，相关比较器，以及无冲击起动的调节装置的驱动调节系统。它首先抑制起动冲击，然后按给定的行程和转数曲线进行调节。

电梯的起动性能为主观判断升降感受的主要标准，升降感受主要取决于起动阶段加速度，加速度的改变和引起的振动。同时，按公式K＝m·se，电梯室连同乘客的每次加速度由电梯系统所受的作用力的合力产生。在此关系式中，对于起动系统来说，这些作用力为：由电梯室载荷和配重之间差值产生的不平衡力，止动闸的制动力，运动部分的磨擦阻力产生的磨擦力，以及升降电机的转动力矩产生的电机驱动力。正如通常大家都知道的，在起动阶段，这些力中的几个力随时间变化是不连续的。其中首先是制动力，因为它们在机械制动闸放开时，突然变为0，其次是磨擦力，因为所有起动质量和传动部分的磨擦阻力，在静止状态远大于在运动时，因此，在从静止状态起动时，出现了一个非常突然的变化。此时，机械的不连续变化太快，以致用通常的驱动调节系统不能控制它们。它们引起调节的不连续，并按公式K＝m·se直接影响到加速度上，导致了强烈的加速度变化，即导致了“冲击”。因此，所有类型的电梯存在一个倾向，即从静止状态起动时，产生一个“起动冲击”。

过去，为了完全或部分消除电梯设备的这种令人不快的起动冲击以改善乘座的舒服感，曾提出过许多装置。例如，在已知的DE-OS3124018中公开的为电梯调节系统增添一个数据的装置。这种装置的目的是通过一适当的电机转动力矩，在起动前，来补偿在载荷方面在静止状态也作用的和由止动闸承受的不相等的重力矩，以使得在要卸去的止动闸松开时，没有冲击式的起动产生。同时，用来度量不相等的重量力矩的电梯室去荷直接被测量到，并通过调节系统将平衡数据作用到驱动电机上，按照DE-OS3124018的电梯调节系统，其作用为操作放大器电路，它具有一速度调节放大器，此速度调节放大器的正极接地，而速度的给定值和实际值加到其负极上，此外，在负极处，在速度放大器的输出端，串连一个稳定电阻和稳定电容。为了加入平衡数据，此稳定电阻被一起动开关桥接，并且借助一辅助起动开关将平衡数据输到稳定电阻和稳定电容间的接点处。从而，在不需要一个单独的，具有复杂控制的，平衡记忆单元的情况下，实现电梯的无冲击起动。

此装置的基本缺点为，用它仅能消除起动冲击的各种不同原因中的一个，即在机械制动闸放开时，不相等重力产生的跳动引起起动冲击，而起动冲击的另一个原因，即从静磨擦到动磨擦转变时，磨擦阻力随时间的不连续变化，这一原因通过它并不能被消除和减轻。这种磨擦不连续性，在现代低质量系统中有所增加，引起明显的起动冲击击，并且因为在驱动装置和电梯室之间用钢丝绳连接，而容易导致电梯的振荡和振动。DE-OS3124018所示装置的另一个缺点是，需要昂贵的载荷测量装置，而它的测量精度和长时间稳定性不是在所有的情况下都足够。

本发明的目的在于对此作出改进。

因此本发明的任务为，抑制电梯设备的起动冲击，从而改善乘坐舒适感。在这种情况下，这种冲击抑制应在升降两个方向都起作用，并适用于在任意载荷和在任意静磨擦和动磨擦值时。按本发明的冲击抑制应如此设计，以达到可利用被控电梯驱动系统自己抑制冲击，这样就仅需要很少一部分适当的附加费用。

本发明提供一种无冲击起动调节装置，它具备下述优点：第一，通过对起动冲击的抑制，消除所有的本来通过冲击产生的振荡和振动，这对于电梯设备具有特殊的意义，因为电梯室和驱动系统不是刚性连接的，而是弹性地通过长绳索互相连接在一起的，因而构成为一低阻尼，能产生振荡的系统。通过对起动冲击的抑制，消除了系统的主要振动诱因，从而也消除了相应的使起动过程时间延迟并影响舒适感的振动和振荡过程也消失了。

另一优点也已被证实，按照本发明抑制冲击，升降指令和达到额定速度间的时间间隔缩短了。时间缩短近2倍：一方面电梯室提前开动，因为根据本发明，基于起始提高的给定升降曲线，提前到达止动的时间点，另一方面，由于没有振动和瞬时振荡，紧接着的向上运行能在最短的时间内完成。因此在起动时，无时间损失，而这些损失的时间在以后是不能再弥补的。所赢得的时间对于电梯设备很有意义，它提高了输送效率。

本发明的其它优点是已现存的转数调节装置能被用来抑制冲击，冲击抑制和转数调节两个部分功能从时间上分开完成，首先抑制冲击然后才调节转数。这样使得现有的驱动调节电路以时分多路的方式两次被使用;在电梯室进入行程前，它用于冲击抑制，然后，以通常方式，用于转数调节。为抑制冲击，仅需要增加适当的硬件费用;即一个开关电路，以及一个标称值倍增器。这二个电路仅与功能而不与设备有关，对于每种电梯设备，可以使用同样的结构形式。并可以通过可调节的乘法因子来实现与电梯设备的典型的磨擦情况的匹配。很明显，这样带来了经济上的优点：制造、安装和维护的费用降低了，从而求得了一个经济实惠的解决。驱动调节电路既用于冲击抑制又用于速度调节意味着这两种功能是一起高效能工作，或一齐停止运行的。因此，在停止冲击抑制时，不可能有驱动，因而也没有必须抑制的起动冲击。所以，这样一种冲击抑制可被作为无故障装置，并相应地呈现出非常高的可靠性。也很显然，上述的标称值暂时倍增可迅速而简便地装入速度被调节的电梯驱动系统中。因而本发明特别适用于：改装常规的具有转数调节的电梯设备，使其能抑制冲击，并由此改善它的升降性能。

下面将通过对电梯设备起动冲击的抑制的应用实例来说明本发明然而，其中所依据的原理是普遍适用的。当利用电子驱动装置，通过弹性连接环节驱动质量时，就如同在机械传送中进行水平和垂直输送常见的情况那样一样。附图所示仅为本发明的上述应用实例。

图1是一个常规的带速度调节的电梯驱动系统的电路框图，不包括本发明的无冲击起动调节装置;

图2是图1中常规的电梯驱动系统的驱动力K＝F（t）以及电梯室速度U＝F（t）随时间变化的、逐段线性图;

图3是一个常规的带速度调节的同时带有本发明的无冲击起动调节装置的电梯驱动系统电路框图;

图4是装备有图3所示根据本发明的电梯驱动系统的函数K＝F（t）和U＝F（t）的逐段线性图，其中，通过对倍增因子（m）的最佳选择，磨擦冲击被完全消除;

图5是装备有图3所示根据本发明的电梯驱动系统的函数K＝F（t）和U＝F（t）的逐段线性图，其中描述了在任意磨擦情况RH，RG时磨擦冲击完全能被消除的原因;

图6是装备有图3所示根据本发明的电梯驱动系统的函数K＝F（t）和V＝F（t）的逐段线性图，其中描述了在任意的不平衡重量U₁;U₂时的磨擦冲击完全能被消除的原因;

图7a是装备有本发明的无冲击起动调节装置的电梯驱动系统电路框图，它具有三个标称值/实际值反馈电路和集成标称值倍增器。

图7b是图7a所示根据本发明的电梯驱动系统的速度V＝F（t）的标称和实际起动曲线趋势图。

图1示出了一个常规的转速可调的三相驱动装置1，其中一台具有快速升降绕组3和慢动绕组4的普通升降电机2，通过一个蜗杆传动装置5和一个主动皮带轮6，按已知方式驱动在电梯井中的一个带有配重8的电梯室7，升降电机2本身由一个模拟器11通过一个三相控制机构12和一个受控整流器13来控制。加速和减速的标称值以数字形式存贮在标称值存贮器14中，又从那里被输入到模拟控制器11的标称值输入端15上。一个增量传输器型的数字转速计16用来检测实际转数，它与传动蜗杆轴17联接，并通过一个脉冲形成器18和低通滤波器19与模拟控制器11的标称值输入端20连接。在从标称值存贮器14中调出标称升降曲线时，它又与过程控制器21和行程计数器22相连。此计数器以已知的方式，通过总计与速度成比例的脉冲频率而形成路径，并与脉冲成形器18相连。

图2包括力随时间变化的线性化的示意图，以及由此得到的图1所示的没有本发明的冲击抑制的电梯系统的实际起动曲线。其中，电机驱动力用26表示，相应的标称起动曲线用27表示。磨擦力与升降方向无关，在静止时为静磨擦力RH，在运动时为滑动磨擦力RG当负荷被配重完全平衡时，得到的驱动力的曲线28和相应的停止时间为tG的实际起动曲线29。在行程方向的不平衡U₁处所得到的驱动力根据曲线30沿所属的实际起动曲线31从时间点tu₁，在反行程方向中的不平衡U₂处，用32和33表示曲线图和实际起动曲线，用tu表示始动时间点。所有实际起动曲线29，31，333在运动开始时均具有相同的起动切线34，并均表现出相同的衰减了的起振趋势35。

图3的电路框图表示出装有本发明的无冲击起动调节装置的电梯驱动系统。与图1中一样，采用的是一个升降电机2，它由一个三相控制装置12和一个受控的整流器13来驱动，它的实际转数用一个数字转速计16来检测，并送入脉冲形成器18中，脉冲形成器的输出端接在行程计数器22和低通滤波器19的输入端上。此升降电机2通过转数受到控制形成标称行程曲线的转数标称值作为行程的函数以数字形式地存贮在标称值存贮器14中。标称值存贮器14与过程控制器21和行程计数器22相连接，用于访问标称值，并用它的输出端，通过一个标称值倍增器39和一个数字/模拟转换器40接到比较器42的标称值输入端41上。另外，低通滤波器19的输出端与比较器42的值输入端43相连，比较器的输出端44与PI控制 RG₁时用m＝m₀₁，在RH₂，RG₂时用m＝m₀₂来实现完全的冲击抑制。此时起动曲线72和73，得到二个水平起动切线74。另外，从图6中可以看出，在所有的负载情况下，两个行程方向上按本发明对冲击的抑制同等地有效。静磨擦还

是用RH，滑动磨擦用RG来表示。在正方向行程中的不平衡U₁情况下，由m＝1（冲击抑制无作用）可得出起动冲击75，起动曲线76，以及起动切线77，并从标称值倍增m＝mu₁＞1中得到带有水平起动切线79的起动曲线78。在反方向行程中的不平衡U₂情况下，用80，81，82及相应的83和84表示这些相应的曲线图。

从图7a的电路框图中，可以看到本发明的冲击抑制的发展。它使用3个带有调节器88，89，90的标称/实际值反馈电路85，86，87来作为对图1和图3中所示装置的补充，每个反馈电路都包括一个标称值倍增器39。开/关电路也作用于倍增器91上，倍增器91通过调节器90暂时将V-标称值提高m（倍增系数）倍。还可将此倍增器91连到调节器88或调节器89上。图7b示出的是一个常规起动曲线与根据图7a所示的本发明冲击抑制的比较。此时不再采用线性化的方式，而是采用如同实际情况的连续变化的曲线常规驱动调节给定一起动曲线92，它产生具有停止时间t₂和暂态起振过程94的实际起动曲线93。与此相反的是具有根据图7a的冲击抑制的标称起动曲线95，它在前7个时间增量期间形成校正曲线96，也就是短时间被提高，从中得到期望的实际一起动曲线99它有一个较早的止动时间点t₃，并在水平起动切线100处没有振荡。

为了便于从功能方面来介释本发明的冲击抑制过程，请看图1至 7，并假设：使用一个转数受控的驱动装置1使在电梯井8中的电梯室7从静止状态进入运动状态。

首先在图1和2中表示常规的不带本发明的冲击抑制装置的驱动调节装置，以便可以清楚地看出起动冲击的本质和缺点所在。驱动装置1由过程控制器21启动，其中为了简化，曲线26所示的电机驱动力依线性上升。以完全平衡了的载荷为出发点，电机驱动力26在时间点tG时达到静磨擦力RH，在运动开始时，跳跃式地成为滑动磨擦力RG，这样电机驱动力26与滑动磨擦力RG之间的差被作为合驱动力28而有效，并且，由于在时间点tG时的非稳定性而产生一个起动切线34和一个暂态过程35。从时间点tG中的运动开始起，相应于一定的升降路程的转速脉冲在行程计数器22中计数，并在标称值存贮器14的输出端产生相应的标称速度值，此值在调节器中被用来与相应于转速脉冲频率的实际速度值比较。视其结果，或者在电机中由于三相调节装置的相位截止而产生一个驱动力矩，或者，通过相位截止控制的整流器13用直流电为电机的微动绕组供电，以致在涡流效应基础上产生一个制动力矩。从一线性化的标称起动曲线27出发，这个起动过程就产生具有起动切线34和起振过程35的实际起动曲线29。在正方向行程的不平衡U₁时，用30，31，34和35来标明相应的曲线，在反方向形成的不平衡U₂时，用32，33，34和35来表示相应的曲线。在所有三种不同的情况下，得到相同类型的标称起动曲线29，31，33，因为驱动力28，30，32的相同的不平衡，使上述标称起动曲线具有相同的起动切线34，和相同的起振过程35，但因为不同负载通过配重的补偿，具有不同的止动时间点tG，tu₁和tu₂。器45的输出端的连接。开/关电路46由过程控制器21在其启动输入端47控制，在其停止输入端48由数字转数计16控制，其输出端与标称值倍增器39相连接。另外从图3中可以看到用于抑制冲击的第一调节电路49，以及用于转数调节的第二调节电路50。其中，以时分多路的方式双重使用电路元件39，40，42，45，12，2，16，用于标称值信号和两个调节电路49，50。

按照图3所涉及的有关本发明的调节装置的曲线图分别表示在图4，5和6中。从图中可以看出，两个行程方向中的磨擦冲击能够被完全抑制（图4），并且是在所有的磨擦情况下（见图5）和在所有的负载情况下（图6）都是这样。

图4表示在没有冲击抑制，部分冲击抑制和完全冲击抑制情况时的力随时间变化以及所属的起动曲线。静磨擦还是用RH表示，滑动磨擦用RG来表示，并假设电梯室与配重相等。如果倍增因子m值为1，那么冲击抑制不起作用。这样在时间点t₁时，得到产生的驱动力51和起动曲线53带有起动切线54。当m＝m₁＞1时，相应的符号为tm₁，56，58和59。当m＝m₀＞1时，在产生的驱动力61中的不稳定性被完全消除，这样，在时间点tm₀，相应的起动曲线63具有一个水平的起动切线64。图5示出了如何将本发明的冲击抑制用在各种电梯设备的不同的磨擦条件中。这里分为二种不同的磨擦状态，它们可以通过它们所属的静磨擦值和动磨擦值RH₁;RG₁和RH₂;RG₂来划分。当m＝1时，这就是说，当冲击抑制不起作用时，可以用66，67，68分别表示RH₁，RG时的起动冲击，起动曲线和起动切线;用69，70，71表示RH₂，RG₂时的起动冲击，起动曲线和起动切线。在RH₁，

以下根据图3，4，5，6，7详细介绍本发明的无冲击起动调节装置的功能：首先应注意，按照本发明的特征，予先给定的机械起动冲击通过调节而被消除，也就是被调节。因为在图3的框图中也可以清楚地看到二个调节回路：用于冲击抑制的调节回路49以及用于正常转数控制的调节回路50。另外重要的是，根据本发明的冲击抑制以及起动转数调节不是同时，而是相继进行的：冲击抑制是在从启动到运动开始这段时间内，转数调节是从运动开始到被调节的启动结束这段时间内。根据这个时间上的差异，电路元件14，39，40，45，12，2，16被两个调节回路49和50以时分多路的形式利用。

以下根据图3和图4描述为消除起动冲击而进行的基本调节过程：驱动开始，此时过程控制器21从标称值存贮器14中调用第一个标称值输入，并通过开/关电路46将标称值倍增器39的倍增系数m置为大于1（＞1）的值。按此增高的第一个标称值，通过数字/模拟转换器40，比较器42，PI-调节器45以及三相控制机构12作用到升降电机2上，在那里产生电机驱动力，此力按所选的倍增因子m，沿着线性化了的曲线52，57或62增加。当电机驱动力大于静磨擦力RH时，开始进入运行。同样作为运动检测器的数字转速计在百分之几厘米的主动皮带轮运动之后探测到这个运动，同时开/关电路40通过停止输入端48置于“关”，由此将倍增系数m回置到1。图4中可按如下方法说明这个周期：当m＝1时，也就是说，当冲击抑制不起作用时，电机驱动力按直线52增加。在时间点t₁，运动开始，此时，在不断增加的电机驱动力52的作用下，磨擦为从静磨擦RH跃减至滑动磨擦RG，因而总驱动力51呈现出振幅为RH-RG的不连续性，它导致最大可能的磨擦冲击，并产生具有起动切线54的起动曲线53和起振过程55。当m＝m₁＞1时，电机驱动力不再是单纯的上升，而是为了抑制冲击，在时间点tm₁，它们曲线从开始的57被转换到52上继续往上升，总驱动力56在时间点tm呈现出不连续性，且具有减少的幅度K₁-RG。这样虽然磨擦冲击仅仅部分地被控制了，但由此相对m＝1的情况，却产生了一条具有较小陡度的起动切线和减小的起振过程60的起动曲线58。当m＝m₀＞1时，电机驱动力的进程在运动开始时，也就是说，在时间点tm₀，从起始曲线62转换到曲线52上同时，电机驱动力减少了RH-RG，磨擦力在时间点tm。突然从RH减少到RG，完全被电机驱动力的同样大小和大约同样快的减少所中合。其所属的倍增因子m₀此时相对于冲击抑制为最佳值。这样在时间点tm₀，总驱动力61不再呈现出不连续性，从而磨擦冲击被完全抑制住，并出现一条具有水平起动切线64和没有起振的起动曲线63。

此外，图5示出了根据本发明如何能够在任意的磨擦情况RH，RG时实现完全的冲击抑制。对于第一磨擦值RH₁，RG₁和对冲击不起抑制作用的m＝1来说，得到总驱动力66和带有起动切线68的起动曲线67。设m＝m₀₁，按照曲线72和74，起动冲击被完全消除。对于任意其它的磨擦值RH₂，RG₂来说，均可按类似方式实现冲击抑制。在此，仅需合适地选择倍增因子m，也就是说置m＝m₀₂，有关曲线为73和74。通过合适地选择倍增因子，根据本发明的无冲击起动调节装置可适用于所有电梯设备的典型磨擦情况。

最后，在图6中示出了在任意载荷和在升降两个方向中如何利用本发明抑制起动冲击。因为在这种一般的情况下，不存在通过配重完全平衡载荷的情况，所以，假设二个平衡U₁和U₂;U₁在正方向行驶中起作用，U₂在反方向运行时起作用。对于m＝1来说，冲击抑制不起作用，总驱动力和起动曲线为U₁时的曲线75，76，77，或者为U₂时的80，81，82。在两种情况中，起动冲击最大，其振幅为RH-RG。在这两种情况下的这种起动冲击均可通过合适地选择倍增因子m来完全抑制。用m＝mu₁和m＝mu₂，得到两条具有水平起动切线79或84的所希望的起动曲线78和83。

Claims

1、带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统包括一个具有用来输出直线运动的主动皮带轮的升降电机(2)，进行转数和行程测量的装置(16，18，19，22)，还包括一个驱动调节装置，此装置包括一调节放大器(11，45)，转数和形成的设定装置(14)和实际值传送器(16，19，22)，相关的比较器(11，42)以及用于无冲击起动的调节装置(16，46，39)，它首先抑制起动冲击，然后预置形成转数曲线，其特征在于：提供一个具有可调倍增因子(m)的标称值倍增器(39)，它连接在一个标称值发送器(14)之后，用于标称值的暂时放大，并且通过一个其上连有一个过程控制器(21)的开/关电路(46)与一个运动检测器(16)相连，以将倍增因子(m)控制在≥1的范围内；运动开始前，将倍增因子(m)从1调整到大于1(＞1)，在升降方向的运动开始时，又将该值从大于1(＞1)调整回到1，其中，在运动开始和m=1时，电机驱动力和不平衡重力的合力等于滑动磨擦力(RG)。

2、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：运动检测器（16）为一个高分辨率的增量传输型数字转速计。

3、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：运动检测器（16）的检测路径是可调节的。

4、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：标称值倍增器（39）是一个乘法器。

5、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：标称值倍增器（39）构成调节放大器（45）的积分单元。

6、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：倍增因子（m）可调节到大于1的任意值。

7、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：在电梯室运动开始前的时间里，倍增因子（m）被调到＞1的时刻是可调节的。

8、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：电梯室运动开始前的倍增因子（m）通过升降信号被调节到一个大于1的值。

9、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：倍增因子（m）可以根据电梯室负载来调节。

10、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：在有几个标称值/实际值反馈回路（85，86，87）时，标称值的暂时增加是在最外面的标称值/实际值反馈回路（87）中实现的。