CN105947865B - 输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在驱动系统中具有与链轮啮合的驱动链条的输送装置。本发明提供一种输送装置，能够不用停止日常运行地、迅速检测出具有链条的驱动系统的异常或故障的产生，在链条产生损坏之前进行处理。其是在驱动系统中具有由驱动用电动机(1)旋转驱动的链轮(8)、以及与该链轮(8)啮合的驱动链条(5)的输送装置，具有运算部(16)，所述运算部基于向驱动用电动机(1)输出的输出电流，求出链轮(8)的输出轴扭矩，并根据该输出轴扭矩、和与驱动链条(5)啮合的链轮(8)的节圆半径增益推定驱动链条(5)的张力。

Description

输送装置

技术领域

本发明的实施形态涉及在驱动系统中具有与链轮啮合的驱动链条的输送装置。

背景技术

在自动扶梯、自动式道路以及各种输送机等输送装置中，被驱动用电动机旋转驱动的链轮以及啮合于该链轮的驱动链条被用于驱动系统。例如，对于自动扶梯的情况，驱动系统中除了上述的驱动链条，还在下游侧连接有扶手带或梯级的驱动机构。这些驱动机构分别具有链轮以及与其啮合的链条。

像这样在驱动系统中具有链条的输送装置中，链条的维修管理非常重要，提出有涉及其自动检修方法等的提案。例如，提出有以下提案：为了检测出驱动链条的伸长量，使驱动用电动机正转以及反转以测定链条的下垂量，从而高精度地计算出链条的伸长量(例如，参照日本专利第5209015号公报)。又，对于自动扶梯的情况，提出有以下提案：在各梯级的侧面配置插销，检测出运行时各插销的通过时刻，根据通过时刻的差测定各梯级链条的伸长(例如，参照日本专利第4915391号公报)。

上述的现有技术是通过测量链条的伸长量来检测链条的劣化状态或异常的方法。

但是，在仅利用链条的伸长量检测异常或故障的现有技术的情况下，存在从实际的异常产生到检测为止会产生时间滞后这样的问题。例如，在从动链轮的轴承因某些原因发生润滑油耗尽等故障的情况下，首先链条的负荷张力增加，该状态长时间持续的结果是，链条发生伸长。因此，检测到链条的伸长量时，自故障发生已经经过了大量的时间。

又，在现有技术中，由于无法检测到链条的伸长不在继续，因此存在在检测到异常的阶段，链条受到损坏这样的问题。

进一步地，在现有技术中，为了测定链条的下垂，必须要停止日常运行，实施专用的诊断运行。因此，存在在运行时间中无法实施检修，无法检测到运行中发生的突发性异常这样的问题。

发明内容

本发明提供一种输送装置，能够不用停止日常运行地、迅速检测出具有链条的驱动系统的异常或故障的产生，在链条产生损坏之前进行处理。

本发明的实施形态所涉及的输送装置是在驱动系统中具有由驱动用电动机旋转驱动的链轮、以及与该链轮啮合的驱动链条的输送装置，所述输送装置的特征在于，包括运算部，所述运算部基于向所述驱动用电动机输出的输出电流，求出所述链轮的输出轴扭矩，并根据该输出轴扭矩、和与所述驱动链条啮合的链轮的节圆半径增益推定所述驱动链条的张力。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施形态所涉及的输送装置的驱动系统的结构图。

图2是示出图1所示的本发明的一个实施形态的实施例1的结构图。

图3是示出图2所示的实施例1的运算部的结构的功能框图。

图4是示出图1所示的本发明的一个实施形态的实施例2的结构图。

图5是示出图4所示的实施例2的运算部的结构的功能框图。

图6是示出图1所示的本发明的一个实施形态的实施例3中的运算部的结构的功能框图。

图7是对一般的链条与链轮的关系进行说明的图。

图8是对链条上产生的速度变化进行说明的图。

图9是示出本发明的一个实施形态中的驱动链条的张力波形的波形图。

图10是示出对图9所示的波形进行频率分析的结果的图。

图11是示出图1所示的本发明的一个实施形态的实施例4中的运算部的结构的功能框图。

图12是对图11所示的实施例4中的脱落判定处理进行说明的特性图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施形态进行详细的说明。

在本实施形态中，例示了自动扶梯作为输送装置，利用图1对该驱动系统进行说明。

在图1中，驱动用电动机1的动力通过V带2向减速机3传达。该驱动用电动机1通过设置在控制盘4内的微型计算机等运算部16和逆变器17，被控制旋转加速度、速度、扭矩等。减速机3的旋转输出轴上一体地设置有链轮8。该链轮8与设置在自动扶梯的上层侧楼板下内的从动侧的链轮9之间卷绕有环形的驱动链条5，并分别与该驱动链条5啮合。

在上述的从动侧的链轮9的旋转轴上分别同轴地设置有后面叙述的驱动机构用的链轮10、11。

链轮10与使梯级6移动的梯级用的链条7啮合，构成梯级6的驱动机构。又，链轮11通过扶手传送带用的链条12与从动侧的链轮13啮合，构成扶手传送带15的驱动机构。另外，从动侧的链轮13与驱动滑轮14一体地旋转，利用该驱动滑轮14的旋转使扶手传送带15在长度方向上移动。

这样，啮合于链轮8的驱动链条5的下游侧连接有梯级6的驱动机构以及扶手传送带15的驱动机构，通过这些机构构成输送装置的驱动系统。因此，梯级6和扶手传送带15与减速机3的旋转同步地、被向规定方向驱动。

在本发明的实施形态中，上述的输送装置的驱动系统中，通过检测驱动链条5的张力，早期地检测出驱动链条5自身、以及连接于该驱动链条5的下游侧的各驱动机构上产生的故障。下面对为此的具体实施例进行说明。

(实施例1)

使用图2，对实施例1的硬件结构进行说明。在本实施例中，设置对从逆变器17向驱动用电动机1的输出电流波形进行检测的电流传感器21。基于微型计算机等的运算部(以下作为微型计算机进行说明)16根据电流传感器21检测出的电流值，求出链轮8的输出轴扭矩。然后，根据该输出轴扭矩和驱动链条5所啮合的链轮8的节圆半径增益，推定驱动链条5的张力，并将该结果向监视中心50等发送。

即，采用将检测驱动用电动机1的驱动电流的电流传感器21、和检测电流传感器21的信号并计算驱动链条5的张力的微型计算机16追加于通常的自动扶梯设备的结构。

接下来，使用图3对微型计算机16内实施的信号处理进行说明。将输入到微型计算机16的向驱动用电动机1输出的输出电流波形乘以预先设定的电流/扭矩换算常数41，计算出电动机1的驱动扭矩。接着，乘以由减速机3的减速比决定的减速机输出扭矩换算增益43，计算出减速机3的输出轴扭矩。接着，乘以减速机输出轴上设置的驱动侧的链轮8的节圆半径增益44，计算并推定驱动链条5的张力。

根据以上结构，在本实施例中，由于能够根据向电动机1的输出电流值检测出驱动链条5的张力值，因此能够将通过驱动链条5驱动的下游的设备的异常或故障造成的负荷的增加作为驱动链条的张力异常立即检测出来。又，由于电动机1的电流检测可以在运行中实施，因此能够在保持持续运行的状态下进行检修。

(实施例2)

使用图4，对实施例2的硬件结构进行说明。在本实施例中，作为对驱动用电动机1进行速度一定的驱动的逆变器17，使用具有基于向驱动用电动机1的输出电流监测电动机扭矩的功能的部件。并且，微型计算机16根据该扭矩监测波形的信号求出链轮8的输出轴扭矩。

即，逆变器17能够将在内部为控制而生成的扭矩监测波形输出至外部。又，微型计算机16检测逆变器17的扭矩监测波形的信号，计算驱动链条的张力。

图5对实施例2的微型计算机16实施的信号处理进行说明。微型计算机16被输入逆变器17在内部生成的扭矩监测波形。被输入的扭矩监测波形的信号乘以内部扭矩监测波形/电动机扭矩换算系数51，被换算成电动机扭矩信号。这以后的处理与前述的实施例1相同，乘以由减速机3的减速比决定的减速机输出扭矩换算增益43，计算出减速机3的输出轴扭矩，乘以减速机输出轴上设置的驱动侧的链轮8的节圆半径增益44，计算并推定驱动链条5的张力。

根据上述结构，由于与实施例1同样地能够检测驱动链条5的张力值，因此能够将通过驱动链条5驱动的下游的设备的异常或故障造成的负荷的增加作为驱动链条的张力异常立即检测出来。又，能够在保持持续运行的状态下进行检修。

进一步地，在实施例2中，不用电流传感器检测电动机1的电流值，而是将逆变器17在内部生成的扭矩监测波形的信号直接输入至微型计算机16。因此，能够不用设置实施例1中使用的电流传感器21，检测驱动链条5的张力的异常。

(实施例3)

在图6中示出本实施例。图6示出微型计算机16所执行的功能实现单元，具有驱动链条5的张力计算单元60、驱动链条5的脉动频率去除滤波器61、扶手传送带用链条12的脉动频率去除滤波器62、梯级用链条7的脉动频率去除滤波器63以及链条脉动频率计算单元64。它们的详细情况在后面叙述。

在此，驱动系统如图1所示，具有连接在驱动链条5的下游侧的驱动机构(梯级6的驱动机构、扶手传送带的驱动机构)。并且，这些下游侧的驱动机构分别具有固有的链轮10、11、13以及链条7、12。在该实施例3中，根据驱动链条5的张力，检测构成下游侧的驱动机构的链条7、12的张力，获取它们的故障产生的情况。

为此，微型计算机16分别具有，设定了驱动链条5以及设置在下游侧驱动机构中的链条7、12的脉动频率的滤波器61、62、63，通过使驱动链条5的推定的张力信号通过这些滤波器61、62、63中与被提取的下游侧驱动机构的链条的张力信号对应的滤波器，从该驱动链条5的张力信号中提取下游侧驱动机构的链条7、12的脉动振幅作为下游侧驱动机构的链条的张力信号。上述的与下游侧驱动机构的链条的张力信号对应的滤波器是指，在提取梯级用链条7的张力信号的情况下，使驱动链条5的推定的张力信号通过设定了梯级用链条7的脉动频率以外的脉动频率的滤波器，即滤波器61、62；在提取扶手传送带用链条12的张力信号的情况下，使驱动链条5的推定的张力信号通过设定了扶手传送带用链条12的脉动频率以外的脉动频率的滤波器，即滤波器61、63。

下面进行详细说明，但在该说明之前，使用图7～图10对一般为人所知的链条的速度变动(脉动)现象的特征进行说明。

链条如图7所示，辊子r0、r1……之间以直线连杆L1、L2……连接，和链轮S以多边形连接。因此，在驱动链轮S以一定的角速度旋转的情况下，链条速度中就产生脉动。该脉动速度理论上由下式(1)、(2)计算，脉动速度由链条齿距P、驱动侧链轮的节圆半径R决定。

其中，

P：链条齿距间距离

R：驱动侧链轮的节圆半径

θ：驱动侧链轮的旋转角度

又，脉动的频率f(Hz)通过式(3)那样计算。

f＝sin^-1(P/2R)/pi×dθ···(3)

即，链条的脉动频率根据对应的链轮齿数、链条齿距间隔以及对应的链轮的旋转速度计算出来。

由上式(1)求得的X1表示伴随着链轮S的旋转的链条的连杆位置的时间变化。又，由式(2)求得的V1表示X1位置处的速度。通过这些求得的链条的速度变动波形的计算结果的一例在图8中示出。在图8中表示，链条的辊子在水平部前进1个齿距P的时间s中，产生1次振幅α的脉动。即，s是速度变化(脉动)的时间周期，α是脉动的振幅。另外，在图8中以张力为纵轴，但这表示张力随着速度变动(脉动)同样地变化。

接下来，对图1所示的一般的自动扶梯的驱动链条5中的链条张力的脉动情况进行说明。在自动扶梯的驱动链条5的下游侧，如前所述，连接有梯级6用的链条7、扶手传送带15用的链条12，上述链条7、12也分别具有特有的脉动频率。因此，上游的驱动链条5上也混合了下游的链条7、12的脉动频率。

在图9中示出该驱动链条5的张力波形的一例。这是在低频的振幅中混入了高频的波形。将对其进行频率分析的结果在图10中示出。根据该频率分析结果，也可以知道驱动链条5的脉动频率fo、梯级链条7的脉动频率fs以及扶手用链条12的脉动频率fh混合在一起。

依据以上的链条张力的脉动机制，对图6所示的实施例3进行详细说明。

驱动链条5的张力计算单元60通过前述的实施例1或者实施例2的方法计算驱动链条5的张力。利用链条脉动频率计算单元64，使用式(3)计算出驱动链条5、梯级用链条7、扶手带用链条12各自的脉动频率。即，根据各个链条5、7、12的驱动侧的链轮8、10、11的节圆半径R以及链条齿距P进行计算。另外，这些脉动频率的数值也可以不用每次都计算，而是使用预先求得的值。

驱动链条的脉动频率去除滤波器61、扶手传送带用链条的脉动频率去除滤波器62、梯级用链条的脉动频率去除滤波器63被分别设定了由链条脉动频率计算单元64计算出的、对应的链条的脉动频率，从输入波形去除设定的脉动频率。

在这样的构成中，驱动链条5的张力计算单元60输出用实施例1或者实施例2的方法算出的驱动链条5的张力信号，且使该张力信号流入驱动链条的脉动频率去除滤波器61、扶手传送带用链条的脉动频率去除滤波器62、梯级用链条的脉动频率去除滤波器63。

驱动链条5的张力信号如图9以及图10所说明的那样，由多个频率重叠而成。因此，使其通过上述的各滤波器61、62、63中的对应的滤波器，由此能够将下游侧链条7、12的脉动振幅作为梯级用链条7的张力信号和扶手传送带驱动用链条12的张力信号提取出来。

即，首先使驱动链条5的张力信号流入驱动链条的脉动频率去除滤波器61，由此，在该滤波器61中进行处理，驱动链条5的脉动成分就被去除。使该驱动链条5的脉动成分被去除了的信号通过扶手传送带用链条的脉动频率的去除滤波器62的话，则仅扶手传送带用链条12的张力变动成分被去除，剩下的梯级用链条7的脉动振幅就被作为梯级用链条7的张力信号提取而得到。同样地，使驱动链条5的脉动成分被去除了的信号通过梯级用链条的脉动频率去除滤波器63的话，则仅梯级用链条7的张力变动成分被去除，剩下的扶手传送带驱动用链条12的脉动振幅就被作为扶手传送带驱动用链条12的张力信号而提取得到。

即，使用设定了驱动链条5以及设置在下游侧驱动机构中的链条7、12的脉动频率的滤波器61、62、63，通过使驱动链条5的推定的张力信号通过这些滤波器61、62、63中对应的滤波器，从该驱动链条5的张力信号中提取下游侧驱动机构的链条7、12的脉动振幅作为梯级用链条7的张力信号和扶手传送带驱动用链条12的张力信号。

以上，在该实施例3中，根据电动机电流，不仅计算出驱动链条5的张力，还分别计算出梯级用链条7的张力信号、扶手传送带用链条12的张力信号。因此，也能对这些下游侧驱动机构用的链条7、12的张力的异常进行个别的检测，迅速地确定异常发生部位。

(实施例4)

在该实施例4中，每隔规定时间地、使用在实施例3中求得的驱动链条5或者下游侧驱动机构的链条7、12的张力推定结果，计算出该链条张力的特征值(例如平均值)，使用过去的特征值的数据计算出示出这些特征值的时间变化的曲线。然后，判定当前的链条张力的特征值是否偏离了上述的特征值的时间变化曲线。下面使用图11进行详述。

图11对实施例4中的用微型计算机16实施的信号处理进行说明。该微型计算机16具有：链条张力计算处理单元71、规定时间内的张力信号的特征值计算处理单元72、偏离判定处理单元73、异常发送处理单元74以及特征值的变化倾向计算处理单元75。

链条张力计算处理单元71采用上述的实施例3的方法，计算出驱动链条5、或者下游侧驱动机构的链条7、12的张力信号。特征值计算处理单元72输入驱动链条5的张力信号、或者梯级用链条7的张力信号、或者扶手传送带用链条12的张力信号，计算并累计规定的测定时间内的特征值(在此为平均值)。

偏离判定处理单元73将特征值计算处理单元72计算并累计的、过去的平均值的变化倾向曲线与本次计算出的平均值进行比较，判定本次的平均值是否偏离了过去的倾向。作为判定方法，例如通过判断相对于过去的变化倾向曲线中当前时刻的预想平均值，本次测定的实际的平均值是否偏离了10％以上，来实施偏离的判定。其结果，在判定为变化倾向偏离了的情况下，异常发送处理单元74对异常产生进行发送。

在上述的异常判定处理结束后，特征值的变化倾向计算处理单元75包括本次的特征值(平均值)地更新变化倾向曲线。另外，作为本曲线的计算方法，例如，采用以下方法：使用包含了过去的、规定次数的平均值，用最小二乘法作为数学式将该变化计算出来的方法等。

在图12中示出了从过去的链条张力的平均值×中求出变化倾向曲线的事例和其±10％的范围。又，用黑色三角表示本次的平均值。在这种情况下，由于本次的测定值相对于预想的变化值偏离了10％，因此判定为异常。

这样一来，能够准确地掌握各链条的长时间内经时变化的状况，适当地掌握更换的时机等。

另外，在上述的说明中，将平均值作为链条张力的特征值，但是不限于此，只要是能够检测出链条张力的特征的量即可，使用哪个特征值均可。例如，也可以使用张力变动振幅的平均值或最大值。又，也可以用波形的RMS(有效值)。

在上述的实施形态中，例举了自动扶梯作为输送装置，但是不限于此，也可以是自动式道路或其他各种输送机等，只要是在驱动系统中使用了链条的输送装置即可。

虽对本发明的几个实施形态进行了说明，但这些实施形态是作为实例来提出，并没有限定发明的范围的意图。这些新的实施形态能够以其他各种各样的形态来实施，能够在不脱离发明的要点的范围内，进行种种省略、置换、变更。这些实施形态或其变形与被包含于发明的范围或要点一起，被包含于权利要求书记载的发明及其相等的范围。

Claims (5)

1.一种输送装置，其是在驱动系统中具有由驱动用电动机旋转驱动的链轮、以及与该链轮啮合的驱动链条的输送装置，所述输送装置的特征在于，包括：

运算部，所述运算部基于向所述驱动用电动机输出的输出电流，求出所述链轮的输出轴扭矩，并根据该输出轴扭矩、和与所述驱动链条啮合的链轮的节圆半径增益，来推定所述驱动链条的张力，

所述驱动系统具有连接在所述驱动链条的下游侧的、分别具有固有的链轮以及链条的下游侧驱动机构，

所述运算部分别具有设定了所述驱动链条的脉动频率的滤波器、和设定了所述下游侧驱动机构中设置的链条的脉动频率的滤波器，通过这些滤波器中与被提取的下游侧驱动机构的链条的张力信号对应的滤波器，从该驱动链条的张力的信号中提取所述下游侧驱动机构的链条的脉动振幅作为下游侧驱动机构的链条的张力信号。

2.如权利要求1所记载的输送装置，其特征在于，

所述运算部基于来自电流传感器的传感器信号，求出所述链轮的输出轴扭矩，所述电流传感器对从逆变器供给到驱动用电动机的电流进行检测。

3.如权利要求1所记载的输送装置，其特征在于，

向驱动用电动机供给驱动电流的逆变器具有基于向所述驱动用电动机输出的输出电流，在内部生成扭矩监测波形的信号的功能，所述运算部基于所述扭矩监测波形的信号，求出所述链轮的输出轴扭矩。

4.如权利要求1所记载的输送装置，其特征在于，

所述驱动链条与所述各下游侧的驱动机构的链条的脉动频率，是根据对应的链轮齿数、链条齿距间隔以及所述对应的链轮的旋转速度计算出来的。

5.如权利要求1或权利要求4所记载的输送装置，其特征在于，

所述运算部具有：

特征值计算处理单元，所述特征值计算处理单元每隔规定时间地使用所述驱动链条或所述下游侧驱动机构的链条的张力推定结果，计算出该链条张力的特征值；

特征值的变化倾向计算处理单元，所述特征值的变化倾向计算处理单元使用过去的特征值的数据，计算示出所述特征值的时间变化的曲线；以及

偏离判定处理单元，所述偏离判定处理单元判定当前的链条张力的特征值是否偏离了上述的特征值的时间变化曲线。