CN101343011A - 电梯门开关门过程中阻力检测装置 - Google Patents

Abstract

一种电梯检测技术领域的电梯门开关门过程中阻力检测装置，本发明中，双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置设置在同步齿型带和挂板之间，双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置上均设有应变式测力装置，应变式测力装置测量出连接装置受到的驱动力，并传输给动态应变仪，动态应变仪将信号放大后输出给数据采集卡，旋转编码器安装在电梯中的永磁同步电机的轴上，采集电机轴位置信息并传输给数据采集卡，计算机对数据采集卡中的电机轴的位置信息进行求导运算，得到门开关过程中任意位置的速度和加速度值，根据加速度和驱动力的值求得电梯门开关门的阻力。本实施例装置灵敏度高，易于标定，受环境温度和湿度影响小，输出信号稳定。

Description

电梯门开关门过程中阻力检测装置

技术领域

本发明涉及一种电梯技术领域的检测装置，具体是一种电梯门开关门过程中阻力检测装置。

背景技术

电梯门系统故障是电梯事故的主要原因之一。传统的电梯门系统大多采用曲柄滑块机构或曲柄摇杆机构作为驱动系统，拖动系统则主要采用直流电机通过与其串、并联电阻作降压调速，也有采用脉宽调制技术进行的调压调速方法。开门机的减速机构主要有链传动、带传动和齿轮传动。上述开门机系统结构复杂、效率低、调速性能差，尤其是在低速运行时，由于采用串、并联电阻实现调速，其电机的机械特性很软，造成电梯门不能可靠到位。表现出操作后，电梯不运行，或者速度高了之后又出现门的撞击声。随着交流变频调速技术的日趋成熟，产品成本大大降低，采用交流变频技术，通过同步齿形带对电梯开门机进行直接拖动，不仅使电梯门机装置机械结构简化，制造成本下降，而且安装调试方便，故障率低，易于进行维修保养。电梯门关闭过程中无撞击，噪声低，且能够可靠关闭到位，从而保证了电梯整机运行启动的可靠性。

门电机担负着电梯门的动力驱动，一旦发生故障，将带来严重的后果。门滑轮磨损严重，门导轨变形或发生松动偏斜，地坎滑槽中积尘过多或有杂物，门锁滚轮与门刀未紧贴、间隙大，都将导致开关门时阻力、门扇振动、噪音增大；电机内部存在电、磁和机械等多种能量损耗，这些损耗的能量以热的方式散发出来，如果超出了允许温升，电机会加速绝缘材料老化，降低材料强度和绝缘性能，缩短电机的使用寿命。造成电机发热的原因主要是电气和机械两种，而且大部分的故障原因又都不在电机本身，如果对电梯门开关过程中的阻力进行检测，就能有效发现潜在的故障原因，提高电梯门无故障运行时间。

经对现有技术文献的检索发现，王耿芳在《江苏电器》2005年第1期上“电梯门系统故障的诊断和处理”一文中通过对门机系统的受力分析，计算了门机的负载，分析了门机负载引起的电机发热原因。从分析计算过程可知，该计算基于电梯门开关速度曲线和滑动摩擦系数，是一种静态过程，而实际情况是电梯门开关过程中的阻力是变化的，无法用一个事先获得的摩擦系数计算。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种电梯门开关门过程中阻力检测装置，采用双悬臂梁结构的测力原理，灵敏度高，易于标定，受环境温度和湿度影响小，输出信号稳定，使用方便，有效解决了电梯门开关过程中变化阻力检测的问题，获得了电梯开关门过程中任意位置和时间的阻力大小，为电梯门检测、维修、预防电机过载提供可靠依据。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置、应变式测力装置、动态电阻应变仪、旋转编码器、数据采集卡、计算机，其中，

双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置设置在同步齿型带和挂板之间，双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置上均设有应变式测力装置，应变式测力装置测量出连接装置受到的驱动力，并传输给动态应变仪，动态应变仪将信号放大后输出给数据采集卡，旋转编码器安装在电梯中的永磁同步电机的轴上，采集电机轴位置信息并传输给数据采集卡，计算机对数据采集卡中的电机轴的位置信息进行求导运算，得到门开关过程中任意位置的速度和加速度值，根据加速度和驱动力的值求得电梯门开关门的阻力。

所述双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置均为“Γ”型，较短一端通过压板与齿型同步带固定连接，较长一端与挂板固定连接。

双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置，其与齿型同步带连接的一端均铣有两个对称分布的“L”形槽，“L”形槽之间的位置铣有一腰形槽，腰形槽和两个“L”形槽之间形成两个连接梁，即同步齿型带和挂板之间通过这两个连接梁连接在一起，由于上下对称，在连接平面形成双悬臂梁结构，腰形槽内设有应变式测力装置。

所述应变式测力装置，包括：4个应变片、电源、电表，应变片两两串联后并联接入电源，两组串联支路中，两个应变片的连接处接有电表，电表负责测量双悬臂梁中的应变大小。

所述双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置的两端均设有四个通孔，以保证稳定连接。

本发明工作时，当门电机驱动电梯门开关时，应变式测力装置中的电表测得的双悬臂梁应变大小ε，并将应变大小传输给动态应变仪，动态应变仪将信号放大后输出给数据采集卡，旋转编码器安装在电梯中的永磁同步电机的轴上，采集电机轴位置信息传输给数据采集卡，计算机对数据采集卡中的电机轴的位置信息进行求导运算，得到门开关过程中任意位置的速度和加速度值，并根据公式 $F=\frac{\mathrm{\ϵ}}{K}$ 求得驱动力大小，其中：ε是双悬臂梁应变大小，K是事先已标定的动态应变仪的灵敏度系数，计算机根据加速度和驱动力的值求得电梯门开关门的阻力，根据牛顿第二定律，电梯门开关过程中满足以下关系式：F-f＝ma，其中，F为电梯开关门驱动力，f为电梯开关门阻力，m为电梯门质量，a为电梯开关门加速度，电梯门质量为已知，则可求得电梯开关门阻力： $f=\frac{\mathrm{\ϵ}}{K}-\mathrm{ma}.$

本发明具有如下有益效果：本发明采用了双悬臂梁结构应变式测力装置，解决了驱动力作用位置造成的测量误差问题，双悬臂梁结构在梁的自由端部固接，在小位移下近似发生平动，梁端作用力与自由端的挠度成线性关系，灵敏度高，易于标定，受环境温度和湿度影响小，输出信号稳定，使用方便。本发明使用应变式测量装置，应变片电阻呈对称布置，提高了灵敏度1倍。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图。

图2是应用本发明的电梯门结构示意图。

图3本发明中同步齿型带连接示意图；

其中：(a)是本发明中双悬臂梁连接装置连接挂板和同步齿型带的结构示意图；(b)是双悬臂梁连接装置与同步齿型带的固定部位结构示意图。

图4是本发明的双悬臂梁连接装置中设置应变式测力装置一端的结构示意图；

图5是本发明中应变式测力装置的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例是在电梯门实验台上进行的。如图2所示，电梯门系统包括：皮带轮张紧装置1、皮带轮2、同步齿型带3、永磁同步电机6、皮带轮8、变频调速控制器9、右挂板10、左挂板11，其中：皮带轮张紧装置1带紧皮带轮2，左挂板10、右挂板11分别和电梯的左右门连接，永磁同步电机6驱动皮带轮8，变频调速控制器9负责控制永磁同步电机6的速度，进而通过皮带轮8、同步齿型带3、左挂板10、右挂板11驱动电梯门实现开关动作，挂板和电梯门通过滚轮支撑在导轨和地坎。电梯在开关门过程中的阻力包括导轨地坎和滚轮之间的摩擦，以及导轨和地坎的变形产生的额外阻力。

电梯中所采用变频调速控制器9和永磁同步电机6的参数具体如下：开门宽度：900mm，额定电流：1.05A，额定转矩：2.6Nm，额定电压：48V，额定频率：24Hz，额定功率：48.5W，额定转速：180rpm。

如图1、2所示，本实施例包括：双悬臂梁的左连接装置4、双悬臂梁的右连接装置5、应变式测力装置20、动态电阻应变仪、旋转编码器7、数据采集卡、计算机，其中，

双悬臂梁的左连接装置4、双悬臂梁的右连接装置5分别设置在左挂板11与同步齿型带3之间以及右挂板10与同步齿型带3之间，双悬臂梁的左连接装置4、双悬臂梁的右连接装置5上均设有应变式测力装置20，应变式测力装置20测量出连接装置受到的驱动力，并传输给动态应变仪，动态应变仪将信号放大后输出给数据采集卡，旋转编码器7安装在电梯中的永磁同步电机6的轴上，采集电机轴位置信息并传输给数据采集卡，计算机对数据采集卡中的电机轴的位置信息进行求导运算，得到门开关过程中任意位置的速度和加速度值，根据加速度和驱动力的值求得电梯门开关门的阻力。

如图3(a)所示，所述双悬臂梁的左连接装置11、双悬臂梁的右连接装置10均为“Γ”型，较短一端通过压板16与齿型同步带3固定连接，较长一端与挂板固定连接。

如图3(b)所示，所述双悬臂梁的左连接装置11、双悬臂梁的右连接装置10的两端均设有四个通孔14，以保证稳定连接。

如图4所示，所述双悬臂梁的左连接装置11、双悬臂梁的右连接装置10，其与齿型同步带连接的一端均铣有两个对称分布的“L”形槽17，“L”形槽之间的位置铣有一腰形槽19，腰形槽19和两个“L”形槽17之间形成两个连接梁21、18，即同步齿型带和挂板之间通过这两个连接梁连接在一起，由于上下对称，在连接平面形成双悬臂梁结构，腰形槽19内设有应变式测力装置20。

如图5所示，所述应变式测力装置20，包括：4个应变片R1、R2、R3、R4，电源，电表，应变片R1、R2串联，应变片R3、R4串联，然后并联接入电源，R1和R2、R3和R4连接端之间接有电表V，负责测量电桥的输出。

上述四个应变片的面积为：A＝2×2mm²，四个应变片的电阻：R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω。

应变式测力装置与动态应变仪相连，经过标定可获得灵敏系数K。

本实施例工作时，当门电机驱动电梯门开关时，应变式测力装置20中的电表测得的双悬臂梁应变大小ε，并将应变大小传输给动态应变仪，动态应变仪将信号放大后输出给数据采集卡，旋转编码器7安装在电梯中的永磁同步电机6的轴上，采集电机轴位置信息传输给数据采集卡，计算机对数据采集卡中的电机轴的位置信息进行求导运算，得到门开关过程中任意位置的速度和加速度值，并根据公式 $F=\frac{\mathrm{\ϵ}}{K}$ 求得驱动力大小，其中：ε是双悬臂梁应变大小，K是事先已标定的动态应变仪的灵敏度系数，计算机根据加速度和驱动力的值求得电梯门开关门的阻力，根据牛顿第二定律，电梯门开关过程中满足以下关系式：F-f＝ma，其中，F为电梯开关门驱动力，f为电梯开关门阻力，m为电梯门质量，a为电梯开关门加速度，电梯门质量为已知，则可求得电梯开关门阻力： $f=\frac{\mathrm{\ϵ}}{K}-\mathrm{ma}.$

本实施例装置灵敏度高，易于标定，受环境温度和湿度影响小，输出信号稳定，使用方便。其中，应变式测力装置中应变片电阻呈对称布置，灵敏度提高了1倍。

Claims (5)

1、一种电梯门开关门过程中阻力检测装置，其特征在于，包括：双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置、应变式测力装置、动态电阻应变仪、旋转编码器、数据采集卡、计算机，其中，

双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置设置在同步齿型带和挂板之间，双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置上均设有应变式测力装置，应变式测力装置测量出连接装置受到的驱动力，并传输给动态应变仪，动态应变仪将信号放大后输出给数据采集卡，旋转编码器设置在电梯中的永磁同步电机的轴上，采集电机轴位置信息并传输给数据采集卡，计算机对数据采集卡中的电机轴的位置信息进行求导运算，得到门开关过程中任意位置的速度和加速度值，根据加速度和驱动力的值求得电梯门开关门的阻力。

2、根据权利要求1所述的电梯门开关门过程中阻力检测装置，其特征是，所述双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置均为“Г”型，较短一端通过压板与齿型同步带固定连接，较长一端与挂板固定连接。

3、根据权利要求1所述的电梯门开关门过程中阻力检测装置，其特征是，所述双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置的两端均设有四个通孔。

4、根据权利要求1所述的电梯门开关门过程中阻力检测装置，其特征是，双悬臂梁的左连接装置、双悬臂梁的右连接装置，其与齿型同步带连接的一端均铣有两个对称分布的“L”形槽，“L”形槽之间的位置铣有一腰形槽，腰形槽和两个“L”形槽之间形成两个连接梁，即同步齿型带和挂板之间通过这两个连接梁连接在一起，由于上下对称，在连接平面形成双悬臂梁结构，腰形形槽内设有应变式测力装置。

5、根据权利要求1所述的电梯门开关门过程中阻力检测装置，其特征是，所述应变式测力装置，包括：4个应变片、电源、电表，应变片两两串联后并联接入电源，两组串联支路中，两个应变片的连接处接有电表，电表负责测量双悬臂梁中的应变大小。

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