CN106800232B - 用于控制电梯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制电梯的方法，电梯包括电梯车厢(10)和提升机器，提升机器包括曳引轮(43)、电机机器制动器(100)和具有转子的电机(44)，所述曳引轮(43)、所述电机机器制动器(100)和所述电机(44)的转子经由轴(45)连接起来，由此，在主控制单元(500)的控制下，所述提升机器(40)使电梯车厢(10)在竖直延伸的电梯轴(20)中向上和向下(S1)移动。其中，在当轴(45)以及由此的电机(44)的转子开始旋转时的第一时刻(T1，T2)断开制动器电流(I)。

Description

用于控制电梯的方法
技术领域
本发明涉及一种控制电梯的方法。
背景技术
电梯包括电梯车厢、提升机器、绳索和配重件。电梯车厢支撑在围绕电梯车厢的吊索上。提升机器包括经由轴连接的曳引轮、机器制动器和电机。电机用于旋转曳引轮，机器制动器用于使曳引轮的旋转停止。提升机器位于机房中。提升机器使车厢在竖直延伸的电梯轴中向上和向下移动。电梯车厢经由吊索通过绳索承载，绳索将电梯车厢经过曳引轮连接到配重件。吊索还用滑动装置支撑在导轨处，导轨在竖直导向的电梯轴中延伸。滑动装置可包括当电梯车厢在电梯轴中向上和向下移动时在导轨上滚动的滚筒或在导轨上滑动的滑动鞋(gliding shoes)。导轨利用紧固支架支撑在电梯车厢的侧壁结构处。当电梯车厢在电梯轴中向上和向下移动时，与导轨接合的滑动装置保持电梯车厢在水平平面中的位置。配重件以对应方式支撑在导轨上，导轨支撑在轴的壁结构上。电梯车厢在建筑物中的楼梯平台之间运送人和/或货物。电梯轴可形成为使得壁结构由实心壁形成或者使得壁结构由敞开的钢结构形成。
机器制动器是电机制动器，其使曳引轮的旋转停止。机器制动器包括连接到轴的制动器盘，该轴连接电机、曳引轮和机器制动器。制动器盘定位在静止框架和电枢板之间。弹簧抵抗电枢板发生作用，由此，制动器盘被按压在电枢板和静止框架凸缘之间。还有线圈在相反方向上(即抵抗弹簧的力)作用在电枢板上。当给线圈施加电流时，制动器打开。线圈的磁力抵抗弹簧的力移动电枢板远离制动器盘的表面。当断开施加到线圈的电流时，弹簧会立即在电枢板和静止框架凸缘之间按压制动器盘。出于安全原因，可使用两个线圈。
有利地，当机器制动器开始松开对制动器盘的抓取时，电机已在右方向上产生所需扭矩。这会消除当电梯系统不平衡时，电梯车厢的突然启动移动。电梯车厢中的人会经历平稳启动，并由此经历舒适的行程。因此，所需的扭矩的方向和量必须设法提前确定。这在现有技术方案中通过使用电梯车厢的重量传感器来完成。重量传感器测量电梯车厢内的载荷。
现有技术方案中的问题在于，从重量传感器接收的测量值不太精确和可靠。
因此需要一种更精确和更可靠的方法来控制电梯。为了能够更平稳地启动电梯车厢的行程，由此需要所需扭矩的方向和量的更精确和可靠的信息。
发明内容
本发明之目的是呈现更精确和更可靠的方法来控制电梯。
电梯包括电梯车厢和提升机器，提升机器包括曳引轮、电机机器制动器和具有转子的电机，曳引轮、电机机器制动器和电机的转子经由轴连接起来，由此，在主控制单元控制下，提升机器使电梯车厢在竖直延伸的电梯轴中向上和向上移动。该方法包括以下步骤：
利用传感器测量电机的转子的旋转方向和旋转速度；
测量提供给机器制动器的制动器电流的幅度；
增加制动器电流的幅度直到当轴以及由此电机的转子开始旋转时的第一时刻为止，该第一时刻由传感器检测到；
基于在第一时刻测量的制动器电流的幅度在第一时刻确定作用在轴上的扭矩和电梯车厢中的对应载荷，由此，在主控制单元中使用所述扭矩来控制提升机器。
该方法的特征在于以下步骤：
在当轴以及由此电机的转子开始旋转时的第一时刻断开制动器电流。
本发明使得可以更精确和更可靠的方式控制电梯。利用本发明，电梯车厢的行程的启动可以更平稳的方式实现。
附图说明
下面参考附图利用优选实施例更详细地描述本发明，附图中：
图1示出电梯的竖直剖面图；
图2示出用于电梯的曳引轮和机器制动器的剖面图；
图3示出用于电梯的控制系统的一部分；
图4示出本发明的原理。
具体实施方式
图1示出电梯的竖直剖面图。电梯包括电梯车厢10、提升机器40、绳索41和配重件42。电梯车厢10支撑在围绕电梯车厢10的吊索11上。提升机器40包括经由轴45连接的曳引轮43、机器制动器100和电机44。电机44用于使曳引轮43旋转，机器制动器100用于使曳引轮43的旋转停止。提供机器40位于机房30中。提升机器40使车厢10在竖直延伸的电梯轴20中向上和向上S1移动。吊索11以及由此电梯车厢10由绳索41承载，绳索将电梯车厢10经由曳引轮43连接到配重件42。电梯车厢10的吊索11还利用滑动装置70支撑在在电梯轴20中在竖直方向上延伸的导轨50处。附图示出位于电梯车厢10的相对两侧的两个导轨50。滑动装置70可包括当电梯车厢10在电梯轴20中向上和向下移动时在导轨50上滚动的滚筒或在导轨50上滑动的滑动鞋。导轨50利用紧固支架60支撑在电梯轴20的侧壁结构21处。附图仅示出两个紧固支架60，但是沿每个导轨50的高度有若干紧固支架60。当电梯车厢10在电梯轴20中向上和向下移动时，与导轨50接合的滑动装置70保持电梯车厢10在水平平面中的位置。配重件42以对应方式支撑在导轨(支撑在电梯轴20的壁结构21上)上。电梯车厢10在建筑物中的楼梯平台之间运送人和/或货物。电梯轴20可形成为使得壁结构21由实心壁形成或者使得壁结构21由敞开的钢结构形成。
在不具有分离的机房的电梯中，提升机器40可以定位在电梯轴20中，位于电梯轴20的底部或位于电梯轴20的顶部或位于电梯轴20的顶部和底部之间的某处。
图2示出用于电梯的曳引轮和机器制动器的剖面图。机器制动器100是电机制动器，其使曳引轮43的旋转以及由此电机44的转子的旋转停止。附图仅示出曳引轮43的上部和位于轴向中心旋转轴线X-X上方的机器制动器100。该构造关于轴向中心旋转轴线X-X对称。
曳引轮43安装在静止框架80内，静止框架包括第一框架部分81和与第一框架部分81相距轴向X-X距离的第二框架部分82。第一框架部分81和第二框架部分82通过中间框架部分83连接起来，中间框架部分在第一框架部分81和第二框架部分82之间在轴向X-X方向上延伸。第一框架部分81利用第一轴承85A支撑在轴45上。第二框架部分82利用第二轴承85B支撑在轴45处。曳引轮43固定地附接到轴45，并与轴45一起旋转。曳引轮43轴向定位在第一框架部分81和第二框架部分82之间，并径向定位在中间框架部分83内。
机器制动器100包括利用第三轴承115支撑在轴45上的静止框架凸缘110和利用第四轴承145支撑在轴45上的静止磁体部分140。机器制动器100包括还定位在框架凸缘110和磁体部分140之间的制动器盘120。制动器盘120固定地附接到轴45，并与轴45一起旋转。机器制动器100还包括定位在制动器盘120和磁体部分140之间的静止电枢板130。电枢板130利用轴向X-X延伸的支撑杆144支撑，支撑杆穿过电枢板130中的孔。电枢板130可在轴向方向X-X上移动，而在旋转方向上静止。在磁体部分140内有两个线圈142、143和弹簧141。弹簧141朝向制动器盘120按压电枢板130。线圈142、143由电流激励，这在线圈142、143中产生磁力。磁力抵抗弹簧141的力在轴向方向X-X上将电枢板130抽吸到磁体部分140，即图中左侧。当电流传导至线圈142、143时，制动器盘120和由此的轴45自由旋转。当断开到线圈142、143的电流时，弹簧141朝向制动器盘120按压电枢板130。弹簧141的压力导致在静止电枢板130和静止框架凸缘110之间按压制动器盘120的竖直相对外制动器表面121、122。制动器盘120的第一制动器表面121和框架凸缘110之间的摩擦力以及制动器盘120的第二制动器表面122和电枢板130之间的摩擦力会使制动器盘120的旋转运动停止，并由此还使轴45和曳引轮43的旋转运动停止。由此，电梯车厢10在电梯轴20中的向上或向下S1移动停止。
图3示出用于电梯的控制系统的一部分。电梯车厢10经由吊索11通过绳索41承载，绳索将电梯车厢10连接到配重件42。绳索41绕过图1所示曳引轮43。曳引轮43经由轴45由电机44驱动。该系统包括机器制动器100、机器制动器控制单元300、频率转换器400和主控制单元500。
频率转换器400连接到电网200。电机44有利地是永久磁体同步加速器电机44。频率转换器400控制电机44的旋转。电机44的转子的旋转速度和旋转方向利用传感器600测量，传感器连接到频率转换器400。传感器600可以是编码器或转速计。另一可能性是利用霍尔传感器从永久磁体的位置中或者通过从电机44的反电压计算出的电压或电流测量值中确定电机44的转子的移动。频率转换器400还从主控制单元500接收电机44的旋转速度基准。电机44的旋转基准速度数据是电机44的旋转速度的目标值。
机器制动器控制单元300用于控制电梯的机器制动器100。机器制动器控制单元300可以例如与电梯的控制面板相关地或与主控制单元500相关地或在机器制动器100的附近安置。
下面解释根据本发明的机器制动器100的控制原理。
传感器600将测量信号发送至频率转换器400，测量信号表明电机44的转子何时开始旋转以及转子在哪个方向上开始旋转。所述测量信号由频率转换器400传输到主控制单元500。在此之前，主控制单元500指令机器制动器控制单元300逐渐松开机器制动器100。当电机44的转子开始旋转时，主控制单元500记录制动器电流的幅度，并指令机器制动器控制单元300闭合机器制动器100，即停止曳引轮43的旋转。然后，主控制单元500基于制动器电流的幅度确定电梯车厢10的载荷，即保持电梯车厢10静止所需的扭矩。然后，主控制单元500将该确定的扭矩作为控制信号传输至频率转换器400。然后最终，主控制单元500指令机器制动器控制单元300打开机器制动器100，之后，主控制单元500开始电梯车厢10的行程。
如果确定的电梯车厢10载荷超过电梯车厢10的最大载荷，则主控制单元500不会指令机器制动器控制单元300打开机器制动器100。电梯车厢10会保持静止直到电梯车厢10的载荷减少到最大载荷之下。
主控制单元500可直接从机器制动器控制单元300接收制动器电流的幅度。另一可能性是主控制单元500基于发送控制信号以指令机器制动器控制单元300逐渐松开机器制动器100和电梯车厢10移动的时刻之间经过的时间来确定制动器电流的幅度。
确定电梯车厢10的载荷可以通过计算获得或者载荷可以从一表格中得到，在该表格中，制动器电流和对应电梯车厢载荷之间的相关性已提前限定，并保存到主控制单元500的存储器。
当从保持电梯车厢10静止所需的扭矩中确定电梯车厢10的载荷时，自然地还需要电梯车厢10在电梯轴20中的高度位置。电梯车厢10的位置确定电梯车厢10、绳索41和配重件42之间的平衡。电梯车厢10的高度位置信息的升级信息由主控制单元500在所有电梯应用中持续接收。
图4示出本发明的原理。
图中的竖直轴线表示制动器电流I和电梯车厢位置P，水平轴线表示时间T。曲线A表示在100％电梯车厢载荷处的电梯车厢位置P，曲线C表示对应的制动器电流I。曲线B表示在25％电梯车厢载荷处的电梯车厢位置P，曲线D表示对应的制动器电流I。在此假设配重件的重量等于空电梯车厢的重量以及电梯车厢内的最大载荷重量的50％之和。由此，曲线D表示电梯系统中的不平衡是50％的情形，曲线C表示电梯系统中的不平衡是25％的情形。
曲线D示出制动器电流I从零增加直到值I1。该制动器电流值I1在第一时刻T1获得。该第一时刻T1是当轴43在100％电梯载荷处开始旋转的时刻，即制动器100松开抓取的时刻。当轴43开始旋转时，在第一时刻T1，制动器电流I立即断开，这在曲线D中看到。在第一时刻T1处测量的制动器电流I1用于确定在第一时刻T1作用在轴43上的扭矩。然后，电机44被设定为在与轴43在第一时刻T1开始旋转的方向相反的方向上产生确定的扭矩，这在曲线A中看到。然后，制动器电流I再次增加直到达到最大制动器电流值I3。当制动器100完全打开时，该最大制动器电流值I3在第三时刻T3获得。电机44始终产生设定扭矩，这意味着电梯车厢10在轴20中保持到位。稍后，电机44的扭矩在第五时刻T5增加使得电梯车厢10开始在电梯轴20中移动，这在曲线B的抬升部分中看到。
曲线C示出制动器电流I从零增加直到值I2。该制动器电流I2在第二时刻T2获得。该第二时刻T2是轴43在25％电梯载荷下开始旋转的时刻，即制动器松开抓取的时刻。当轴43开始旋转时，在第二时刻T2，制动器电流I立即断开，这在曲线C中看到。在第二时刻T2测量的制动器电流I用于确定在第二时刻T2作用在轴43上的扭矩。然后，电机44被设定为在与轴43在第二时刻T2开始旋转的方向相反的方向上产生确定的扭矩，这在曲线A中看到。然后，制动器电流I再次增加直到达到最大制动器电流I3。当制动器100完全打开时，该最大制动器电流I3在第四时刻T4获得。电机44始终产生设定扭矩，这意味着电梯车厢10在轴20中保持到位。稍后，电机44的扭矩在第五时刻T5增加使得电梯车厢10开始在电梯轴20中移动，这在曲线A的抬升部分中看到。
电梯车厢10在两种情况下均在轴20中沿期望方向向上或向下S1平稳地开始移动，而没有任何抽动。
本发明的理念是以斜坡状方式提高到机器制动器100的线圈142、143的制动器电流I的幅度。利用传感器600监控驱动电机44的转子的角位置。在转子和连接到转子的轴45开始旋转的时刻，可以如下方式确定作用在轴45上的扭矩：
1.基于轴在机器制动器开始打开时刻开始旋转的方向确定作用在轴上的扭矩的方向。
2.基于当轴开始旋转的时刻的制动器电流的幅度来确定当轴开始旋转的时刻作用在机器制动器上的磁力和由此作用在机器制动器上的扭矩。
作用在制动器100上的磁力与制动器电流I成比例，并因此可基于制动器电流I确定。作用在轴45上的扭矩可以基于作用在制动器100上的磁力以及在制动器表面121、122的点处的制动器盘120的半径来确定。
由机器制动器100产生的扭矩与电梯系统中的不平衡(即配重件42的重量与空电梯车厢10的重量和电梯车厢10内的载荷之间的不平衡)成比例。不平衡越大，需要更多的扭矩来移动电梯车厢10。配重件42的尺寸通常做成其等于空电梯车厢10的重量和电梯车厢10内的载荷的最大重量的一半之和。由此，当电梯车厢10负载最大载荷的一半时，电梯系统处于平衡。当电梯车厢10中的载荷大于或小于最大载荷的一半时，电梯系统不平衡。
由电机制动器100产生的磁力可以基于制动器电流I、线圈142、143的绕组的数量以及磁性部分140的尺寸计算出。作用在轴45上的扭矩可以基于由电机制动器100产生的磁力以及在制动器表面121、122的点处的制动器盘120的半径来计算出。
另一可能性是基于将预定载荷放入电梯车厢10中使得电梯系统的不平衡是已知的(例如0％、12.5％、25％、37.5％和50％)的测试来确定制动器电流I和所需扭矩之间的关系。然后，在轴45开始旋转的时刻，针对每个不同载荷测量制动器电流I。对于每个不同载荷所需的扭矩可以基于电梯系统的不平衡和曳引轮的尺寸来确定。然后，在制动器电流I和扭矩之间确定的关系可基于在轴45开始旋转的时刻测量的制动器电流I设定用于电机44的扭矩。
本发明的用途自然地不限于图1公开的电梯类型，而是本发明可用于任何类型的电梯，例如用于没有机房和/或配重件的电梯中。
本发明的作用还不限于图2公开的机器制动器的类型，而是可与任何类型的电机机器制动器一起使用。
本领域技术人员应明白，随着技术进步，本发明概念可以各种方式实施。本发明及其实施例不限于上述示例，而是在权利要求的范围内改变。

Claims (2)

1.一种用于控制电梯的方法，所述电梯包括电梯车厢(10)和提升机器(40)，所述提升机器包括曳引轮(43)、电机机器制动器(100)和具有转子的电机(44)，所述曳引轮(43)、所述电机机器制动器(100)和所述电机(44)的转子经由轴(45)连接起来，由此，在主控制单元(500)的控制下，所述提升机器(40)使电梯车厢(10)在竖直延伸的电梯轴(20)中向上和向下移动，所述方法包括以下步骤：
利用传感器(600)测量电机(44)的转子的旋转方向和旋转速度；
测量提供给电机机器制动器(100)的制动器电流(I)的幅度；
增加制动器电流(I)的幅度直到当轴(45)以及由此的电机(44)的转子开始旋转时的第一时刻(T1,T2)为止，该第一时刻由传感器(600)检测到；
基于在第一时刻(T1,T2)测量的制动器电流(I)的幅度在第一时刻(T1,T2)确定作用在轴(45)上的扭矩和电梯车厢(10)中的对应载荷，由此，在主控制单元(500)中使用所述扭矩来控制提升机器(40)，
其特征在于以下步骤：
在当轴(45)以及由此的电机(44)的转子开始旋转时的第一时刻(T1,T2)断开制动器电流(I)。
2.如权利要求1所述的控制电梯的方法，其特征在于以下步骤：
设定电机(44)以在与在第一时刻(T1,T2)测量的轴(45)的旋转方向相反的方向上产生确定的扭矩；
再次增加制动器电流(I)的幅度直到电机机器制动器(100)完全打开为止，由此，电梯车厢(10)保持静止直到提升机器(40)被设定为改变作用在轴(45)上的扭矩以使电梯车厢(10)在电梯轴(20)中沿期望方向(S1)向上或向下开始移动。
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