CN101481064A - 一种升降系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种升降系统及其控制方法，包括支承点、承载体、配重端、载体端、电机、测重模块、控制模块及配重模块，配重端用于连接配重，载体端用于连接载体，承载体支承在支承点上，配重端和载体端均设在承载体上并分别位于支承点两侧，测重模块、控制模块及配重模块信号连接，电机与控制模块信号连接并带动载体升降，测重模块测量载体端所连接载体的重量，控制模块根据该重量控制配重模块配置配重，使配重的重量或力矩与载体匹配。通过配重模块来使配重的重量或力矩和载体匹配，从而在升降过程中降低了电机的能耗，且节能环保。

Description

一种升降系统及其控制方法

技术领域

本发明属于一种由电机驱动的升降系统及其控制方法。

背景技术

随着生产力水平的不断提高，电力升降设备的使用越来越广泛。电力升降设备通过电机带动载体升降，而且，电力升降设备一般通过挂上配重来进行重力平衡。

但是，现有的电力升降设备具有如下缺点：以电梯为例，无论轿厢是空厢或满员升降，配重的重量都是固定的，上升时，如果载体的重量小于配重的重量，设载体的重量设为F1，配重的重量设为F2，为了防止重力差值(F2-F1)过大导致轿厢加速急升触顶，电机需要在F1方向施作用力做功并进行制动控制；上升时，如果载体的重量大于配重的重量，为了防止重力差值(F1-F2)过大，需要在F2方向施作用力做功并进行制动控制，否则轿厢无法上升；上升后返回时，将乘客送至第N层后，次批乘客于底层等候，电机需要在F1方向施作用力并做功，使轿厢返回到底层；下降时，如果载体的重量小于配重的重量，为了防止重力差值(F2-F1)过大，电机需要在F1方向施作用力做功并制动控制，否则轿厢无法下降；下降时，如果载体的重量大于配重的重量，为了防止重力差值(F1-F2)过大导致轿厢加速下降，电机需要在F2方向施作用力做功并进行制动控制；下降后返回时，将乘客送至底层后，次批乘客于第N层等候，为了防止F2-F1过大，电机需要在F1方向施作用力做功并作制动控制，使轿厢到达N层；由此可知，电梯升降时，电机需要消耗能源来平衡配重，增加能耗，不符合环保的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能够降低能耗且环保的升降系统及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种升降系统，包括支承点、承载体、配重端、载体端、电机、测重模块、控制模块及配重模块，配重端用于连接配重，载体端用于连接载体，承载体支承在支承点上，配重端和载体端均设在承载体上并分别位于支承点两侧，测重模块、控制模块及配重模块信号连接，电机与控制模块信号连接并带动载体升降，测重模块测量载体端所连接载体的重量，控制模块根据该重量控制配重模块配置配重，使配重的重量或力矩与载体匹配。

升降系统为厢式电梯，支承点为滑轮组，载体包括轿厢，轿厢和配重分别挂在载体端和配重端，控制模块控制配重模块选择与载体重量匹配的配重。所述配重模块选择与载体重量相近的配重。所述配重模块包括设在配重端的挂脱执行器及设在每个楼层的选择装置、输送装置及至少两个配重，控制模块根据重量控制选择装置选择与载体匹配的配重，使所选配重与载体的重量匹配，输送装置输送配重到指定位置，挂脱执行器脱下或挂上配重。升降系统为起重机械装置，配重和载体中至少之一的力臂可调。所述支承点有至少两个，各个支承点对应不同的配重、载体的力臂。

一种升降系统的控制方法，该升降系统包括支承点、承载体、用于固定配重的配重端、用于连接载体的载体端及电机，承载体支承在支承点上，配重端和载体端均设在承载体上并分别位于支承点两侧，电机带动载体升降，包括如下步骤：a)测量载体的重量；b)根据载体的重量配置配重，使配重的重量或力矩与载体匹配。

升降系统为厢式电梯，所述步骤b)中，使配重的重量与载体的重量匹配。升降系统为起重机械装置，所述步骤b)中，配重模块通过调节力臂长度或配重重量来使配重的力矩和载体的力矩匹配。

本发明的有益效果是，通过配重模块来使配重的重量或力矩和载体匹配，从而在升降过程中降低了电机的能耗，且节能环保。

附图说明

图1是一种电梯的结构示意图；图2是一种电梯的结构框图；

图3是一种电梯的配重模块的结构框图；

图4是一种起重机械装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实施方式升降系统如用于承载乘客或货物的垂直升降的电梯，其包括轿厢5、配重6、缆绳2、滑轮组1及电机，轿厢5用于承载乘客或货物，配重6用于在轿厢升降时起到重力平衡的作用，缆绳2的两端分别设有载体端3和配重端4。滑轮组1可以仅有一个定滑轮，也可以由一个或多个定滑轮和动滑轮组成，但在力学上等效为一个定滑轮。缆绳2的中部挂在滑轮组1上，电机转动带动滑轮组1转动，实现轿厢5的升降。轿厢5连接在缆绳的载体端3，配重6连接在缆绳的配重端4。该升降系统还包括测重模块、控制模块及配重模块。测重模块用于测量轿厢及轿厢所承载的乘客或货物的重量(即测重模块测量载体的重量)。控制模块用于计算载体和配重的重力差值，并控制电机转动，及控制相应的配重模块作出挂脱动作。配重模块根据控制模块的指令挂、脱相应的配重或不动作，其可以在任意楼层取出最匹配重量的配重挂到配重端，或在配重端将合适重量的配重脱离放置到任意楼层。

配重模块包括设在缆绳配重端的挂脱执行器及设置在每个楼层的至少两个配重、选择装置及输送装置。挂脱执行器如电磁装置。选择装置用于根据指令选择合适重量的配重，输送装置用于根据指令运送配重到指定位置。需要挂上配重时，选择装置根据控制模块的指令选取合适重量的配重，选取的配重通过输送装置运送到指定的吸附位置，挂脱执行器吸附位于吸附位置的配重。需要脱下配重时，挂脱执行器放下配重，输送装置将该配重运送到指定的存放位置。

控制模块可以对电机的速度、力度和方向进行控制。由于每次载体重量、配重均不相同，电机的作用力和作用力方向也不同，控制模块即可根据电机具体结构采用调节电机电压、电流、相位等方式来控制电机作用力和作用方向。

本发明升降系统的工作过程如下：

1)轿厢门关闭后，乘客完成进入轿厢动作；

2)测重系统测得轿厢及其承载的乘客的重量并将相应重量信息传至控制模块；

3)控制模块根据载体重量计算所需配重的重量，并将控制信息发送至相应楼层的配重模块，如电梯处在第A层，顶层为M层，则所需配重可在M-A层；

4)配重模块根据控制模块的指令配置合适的配重，以使得配重和载体的重量差值最小，然后挂上相应的配重；

5)控制模块控制电机工作，从而带着轿厢升降。

所述步骤4)中，配重原则为重量差值越小越好，理论理想值是重量差值为零(即配重的重量等于载体的重量)。所述步骤4)中，由于每个楼层可以有多个配重，所以可以比较每个配重和载体，选取重量差值最小的配重作为需要挂脱的配重。每个楼层的配重的数量和重量存储在控制模块中。

假设电梯轿厢从第6层运行到第8层，楼层总共有10层，乘客在第6层进入轿厢后，测重模块测量载体的重量，控制模块根据该重量信息控制第4层的配重模块工作。配重模块脱或者挂配重使之达到最佳，即可升起电梯轿厢。

在本实施方式中，缆绳2作为承载体，其连接在作为支承点的滑轮组1上，配重6和轿厢5分别挂在缆绳的配重端和载体端上。当然，承载体也可以为链条、传送带、滑轮组或其它能够连接轿厢5和配重6并能在电机驱动下运动的结构。电机可以放置在滑轮组1处，也可以放置在载体端3或配重端4处，或者其它能够驱动轿厢运动的位置。

在第二种实施方式中，配重端固定有一个密闭的箱体，该箱体内装有流态体如水、铁砂等，通过向箱体内注入或排放合适的流态体来达到所需要的配重重量。流态体的注入或排放可以通过现有的流量控制装置进行控制，如流量阀等。

在第三种实施方式中，配重端的挂脱执行器可以为一个机械装置，通过该机械装置来脱离或挂上配重。

在第四种实施方式中，配重包括固定配重和可调配重，固定配重固定在配重端，可调配重有多个，根据控制模块的指令，选择合适重量的可调配重，并将选取的可调配重挂上配重端或自配重端脱离。

滑轮组1可以是定滑轮和动滑轮的组合，等效于一个定滑轮，该滑轮组在整体上可以视为一个支承点。

配重的重量需要与载体匹配，对于多个离散的配重，可以选择与载体重量差值最小的配重；对于可以连续调节的配重，可以使配重的重量与载体的重量相等；当然，为了保证电梯稳定运行(如考虑到运动时的阻尼等因素)，也可以使所选择的配重与载体的重量相近，但不一定是差值最小或差值为零。滑轮组可以包括一个或多个滑轮，可以仅是定滑轮，也可以是定滑轮和动滑轮的组合，或者其它能够起到升降轿厢作用的滑轮结构。对于各楼层的配重的重量信息可以预先存储在控制模块中。

对于轿厢电梯，由于使配重和载体的重量匹配，降低了电机的能耗，满足环保的要求。

如图4所示，升降系统为一种可以应用在港口、厂房的起重机械装置。升降系统包括支承点O1、承载体8。承载体8的两端分别设有载体端3和配重端4，该载体端用于挂接载体7(如港口中需要装卸的货物)，该配重端用于挂接配重6，使该升降系统为杠杆结构。承载体的位于两端之间的中部是支撑在支承点O1上，载体由电机带动缆绳实现升降。载体的力臂LA包括长度固定的固定臂LA1及长度可调的伸缩臂LA2，LA＝LA1+LA2；配重的力臂LB包括长度固定的固定臂LB1和长度可调的伸缩臂LB2，LB＝LB1+LB2。升降系统还包括信号连接的测重模块、控制模块及配重模块。配重的重量为F2，载体的重量为F1。

升降系统升降货物时，测重模块测量载体的重量，并将重量信息反馈到控制模块，控制模块根据重量控制配重模块来配置配重，使配重的力矩(F2×LB)等于载体的力矩(F1×LA)。调节时，通过动力装置水平拖动配重的伸缩臂LB2，使伸缩臂的长度满足需要。当然，也可以通过拖动载体的伸缩臂来实现。对于拖动伸缩臂的动力装置，其可以为电机，也可以为液压装置、气压装置，或者其它能够根据电信号驱动伸缩臂的结构。

进行力矩调节时，也可以通过变换支承点的位置来实现力矩调节，如图4所示，选择O1或者O2(O3、O4…)做支承点，使载体的力矩和配重的力矩相等或相近。

进行力矩调节时，也可以直接调节配重的重量，该重量调节的方法可以如前述对厢式电梯的叙述。

对于起重机械装置，由于配重的力矩与载体的力矩的差值最小(即配重的力矩接近或等于载体的力矩)，从而有效降低了电机的能耗，符合环保的要求。

对于升降系统，根据载体的重量，通过配重模块动态配置配重，使配重的重量或力矩与载体匹配。对于配重的动态配置，既可以直接调节配重的重量，也可以调节配重相对于支承点的力矩，该调节可以是连续的调节，也可以是离散的调节。对于匹配，既可以是配重与载体的重量或力矩相同，也可以是相近，或者是差值最小。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种升降系统，其特征在于：包括支承点、承载体、配重端、载体端、电机、测重模块、控制模块及配重模块，配重端用于连接配重，载体端用于连接载体，承载体支承在支承点上，配重端和载体端均设在承载体上并分别位于支承点两侧，测重模块、控制模块及配重模块信号连接，电机与控制模块信号连接并带动载体升降，测重模块测量载体端所连接载体的重量，控制模块根据该重量控制配重模块配置配重，使配重的重量或力矩与载体匹配。

2.根据权利要求1所述的升降系统，其特征在于：升降系统为厢式电梯，支承点为滑轮组，载体包括轿厢，轿厢和配重分别挂在载体端和配重端，控制模块控制配重模块选择与载体重量匹配的配重。

3.根据权利要求2所述的升降系统，其特征在于：所述配重模块选择与载体重量相近的配重。

4.根据权利要求2所述的升降系统，其特征在于：所述配重模块包括设在配重端的挂脱执行器及设在每个楼层的选择装置、输送装置及至少两个配重，控制模块根据重量控制选择装置选择与载体匹配的配重，使所选配重与载体的重量匹配，输送装置输送配重到指定位置，挂脱执行器脱下或挂上配重。

5.根据权利要求1所述的升降系统，其特征在于：升降系统为起重机械装置，配重和载体中至少之一的力臂可调。

6.根据权利要求5所述的升降系统，其特征在于：所述支承点有至少两个，各个支承点对应不同的配重、载体的力臂。

7.一种升降系统的控制方法，该升降系统包括支承点、承载体、用于固定配重的配重端、用于连接载体的载体端及电机，承载体支承在支承点上，配重端和载体端均设在承载体上并分别位于支承点两侧，电机带动载体升降，其特征在于：包括如下步骤：

a)测量载体的重量；

b)根据载体的重量配置配重，使配重的重量或力矩与载体匹配。

8.根据权利要求7所述的升降系统的控制方法，其特征在于：升降系统为厢式电梯，所述步骤b)中，使配重的重量与载体的重量匹配。

9.根据权利要求7所述的升降系统的控制方法，其特征在于：升降系统为起重机械装置，所述步骤b)中，配重模块通过调节力臂长度或配重重量来使配重的力矩和载体的力矩匹配。

Images