CN107428507B - 楼梯升降机速度控制 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于控制楼梯升降机（10）的速度的方法和装置。滑架（12）在通过轨道（11）中的弯道时的旋转速度被监控，并且作为对该旋转速度的反应，然后滑架驱动马达（13）的速度被控制。三轴陀螺仪（31）优选地被用于监控滑架（12）的旋转速度并且来自该陀螺仪（31）的输出可以被处理以提供不同程度的速度控制。

Description

楼梯升降机速度控制
技术领域
本发明提供涉及楼梯升降机，以及特别地，涉及一种用于控制楼梯升降机的速度的方法和/或系统。
背景技术
楼梯升降机典型地包括跟随楼梯间的外形的轨道；被安装来沿着轨道移动的滑架；以及被安装在滑架上的座椅，楼梯升降机用户在滑架沿着轨道移动的期间坐在座椅上。弯道的楼梯升降机的轨道将典型地包括在垂直平面中弯道(称为过度弯道)和在水平平面中的弯道(称为内弯道/外弯道)。轨道还可以包括结合垂直元件和水平元件的弯道(称为螺旋弯道)。
根据法规，楼梯升降机的速度受到限制。根据EU法规，楼梯升降机的速度被限制为最高为0.15m/s，但这个限制在其他司法管辖区中可以变化。速度被测量处的参考点是楼梯升降机座椅的表面上的点，位于后边沿的前面的位置处。
在弯道的楼梯升降机的情况下，当滑架在移动通过负过渡弯道(在向上方向中倾斜角减小的弯道)时，座椅上的参考点的速度会相对于滑架加速。类似地，如下文中将更加详细地进行描述的，当滑架在移动通过某种类型的水平弯道(也被称为内弯道/外弯道)时，座椅上的参考点典型地会禁止比滑架运动所通过的弧更大的弧度，并且因此，参考点将相对于滑架加速。
为了确保参考点处的速度不会超过规定的上限，楼梯升降机滑架典型地在其移动通过弯道时被减速。速度的改变可以通过沿着轨道放置开关来完成，每个开关用于在滑架移动越过开关时触发滑架中的速度控制。一种替换方案是以我们的欧洲专利0 738 232中所描述的广泛的方式来“映射”轨道。在这种情况中，轨道上的滑架应当被减速或加速的位置，被存储在电子存储器中。然后，滑架在轨道上的位置被监控并且滑架速度被调节为适合于其在轨道上的位置的速度。
以上描述的两种速度控制系统都增加了楼梯升降机安装的材料成本。此外，在有减少安装时间的压力的环境中，两种系统要求安装人员进行设置程序，特别是在“映射”系统的情况下。
本发明的一个目的是提供用于至少在某种程度上解决上文中所确认的问题的一种控制楼梯升降机的速度的方法和/或装置；或其至少提供一种新颖的和有用的选择。
发明内容
因此，在一个方面中，本发明提供一种控制楼梯升降机的速度的方法，该楼梯升降机具有：
在其中具有至少一个弯道的轨道；
被安装在轨道上的滑架；
可操作来沿着轨道移动滑架的滑架马达；以及
被安装在滑架上的座椅，
该方法包括生成表示在滑架移动通过该至少一个弯道时滑架的旋转速度的信号；以及
使用该信号作为对滑架马达的控制。
优选地，该滑架可相对于座椅转动，该方法包括生成表示在滑架移动通过轨道中的过渡弯道时滑架和座椅之间的相对角速度的信号。
优选地，该方法包括生成表示在滑架移动通过轨道中的水平弯道时滑架的角速度的信号。
优选地，滑架的旋转速度的测量使用一个或多个陀螺仪来实现，所述陀螺仪被安装在滑架中、座椅中、滑架上和座椅上的一个或多个位置。
优选地，来自该一个或多个陀螺仪的信号被处理来创建座椅上的点的速度。
优选地，该方法还包括根据滑架在轨道上的位置抢先地调节滑架的速度。
在第二方面中，本发明提供一种楼梯升降机，包括
在其中具有至少一个弯道的轨道；
被安装在轨道上的滑架；
可操作来沿着轨道移动滑架的滑架马达；以及
被安装在滑架上的座椅；
该楼梯升降机还包括被配置为生成表示在滑架移动通过该至少一个弯道时滑架的旋转速度的信号，并且应用该信号作为对滑架马达的速度的控制的速度控制设施。
优选地，该速度控制设施包括一个或多个陀螺仪，所述陀螺仪被安装在滑架上、座椅上、滑架中和座椅中的一个或多个位置。
优选地，该速度控制设施包括被安装在滑架中的三轴陀螺仪。
在第三方面中，本发明提供一种根据上文中提出的方法进行控制的楼梯升降机。
通过阅读以下描述，本发明可以被执行的许多变型将呈现给本领域技术人员。下面的描述不应被认为是限制性的，而是仅作为执行本发明的一种方式的说明。在可能的情况下，无论是否具体提到，任何元素或部件应被视为包括其任何的或所有的等同物。
附图说明
本发明的一种形式现在讲参考附图进行描述，其中：
图1示出了本发明可以被应用的楼梯升降机安装的图解正视图；
图2示出了被安装在一部分轨道上的楼梯升降机滑架和座椅的平面图；
图3示出了楼梯升降机轨道的部分的图解正视图，和在轨道上的不同位置处的滑架；
图4示出了替换的轨道安装配置的部分的图解正视图，和在所示的轨道上的不同位置处的滑架；以及
图5示出了包括本发明的元件的基础速度控制示图。
具体实施方式
首先参考图1和图2，本发明提供了一种用于控制楼梯升降机10的速度的方法，以及一种包括速度控制设施的楼梯升降机。典型地，楼梯升降机10包括在建筑物(未示出)的邻近的层之间延伸的轨道11，和被安装在轨道上用于沿着轨道移动的滑架12。滑架12包括用于使该滑架转移上下轨道11的滑架驱动马达13、被安装在该马达的输出上的小齿轮14，小齿轮14与沿轨道11的下侧延伸的驱动齿条15啮合。本领域技术人员将理解，可以使用其他的驱动装置，精确的驱动装置不构成本发明的一部分。
座椅16被安装在滑架12上并且在其上方延伸。如本领域众所周知的，座椅以这样的方式被安装，使得当滑架12移动通过轨道中的过渡弯道时，座椅保持水平。在一些楼梯升降机中，座椅和滑架最为一个单元相对于轨道旋转，但是在本文所讨论的实施例中，座椅被固定至臂17的上端，臂 17的下端沿着轴线18被枢轴地安装至滑架。调平齿轮19被固定至绕轴线 18的臂，调平齿轮19与被安装在调平马达21的输出上的小齿轮20啮合。因此，在滑架12移动通过轨道11中的过渡弯道时(稍后下文中将参考图 3进行描述)，滑架相对于座椅的方位通过调平马达21的运行被改变以维持座椅基本上水平。
在所示的形式中，座椅16包括座位表面25、靠背26和隔开的扶手 27。用户操作的控制器28被安装在扶手中的一个上以允许坐在座椅中的用户控制滑架沿着轨道的移动。尽管为了清晰起见未示出，座椅还典型地包括脚踏以在楼梯升降机运行期间支撑用户的脚。
滑架驱动马达13和调平马达21的控制受安装在滑架内的电子控制单元(ECU)30的影响。ECU 30接收来自手工控制器 28的以及来自被安装在滑架12和/或座椅16上的各种传感器的输入，以确保调平马达21的恰当运行来维持座位表面25始终水平。这些传感器优选地包括被安装在滑架中的并且被布置来提供表示滑架在过渡弯道(滚动(roll))中的旋转速度的输出的陀螺仪31。陀螺仪31还可以具有测量滑架移动通过水平弯道(偏航 (yaw))时旋转速度的功能，这在陀螺仪是三轴陀螺仪时是这样的。然而，偏航的旋转速度还能够使用被安装在座椅上的陀螺仪来测量。传感器还包括滑架加速计32、可操作来监控驱动小齿轮14的旋转的滑架编码器33以及可操作来监控座椅调平齿轮19的旋转的座椅编码器34。
本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，除了陀螺仪外的测量角转动的速度的装置能够被用于减少本发明以实践。
规定了楼梯升降机的最大允许速度。欧洲标准EN 81-40:2008(E)建立了附图中35所表示的速度参考点的位置。这个点位于座位表面25的纵向中心线上，在向下穿过靠背26的向前面的垂直线前250mm处。该标准规定参考点35的速度在任何方向中不得超过0.15m/s。在其他司法管辖区中，速度限制可以是一些其他数字。
现在转至图3和图4，应当理解的是，在楼梯升降机滑架沿着轨道移动时，速度参考点35的速度可以相对于滑架的速度变化。在图3中，轨道11的部分在高度上被示出，该部分包括在(A)处的正过渡弯道和在(C) 处的负过渡弯道。因此，为了本公开的目的，正过渡弯道是在沿向上方向移动时轨道的倾斜角增大的垂直平面中的弯道。负过渡弯道是在沿向上方向移动时轨道的倾斜角减小的垂直平面中的弯道。假设一个恒定的滑架速度，当楼梯升降机沿着轨道的直线部分移动时，例如在图3中的位置(B) 处，参考点35将以与滑架相同的速度移动，即V1＝Vc1。当滑架移动穿过正过渡弯道时，参考点35比滑架移动穿过更短的弧，并且因此，V2<Vc2。当滑架移动穿过正过渡弯道时，参考点35比滑架移动穿过更长的弧，并且因此相对于滑架加速。V3>Vc3。显然地，用于速度控制的关键确定点 (point或points)是当滑架在移动穿过负过渡弯道时。
图4示出了轨道11在基本上水平的平面中的替换部分。轨道部分11a 被安装在楼梯间36的内侧并且包括在位置(E)处的内弯道，而轨道部分11b 被安装在楼梯间的外侧并且包括在位置(F)处的外弯道。应当理解的是，实际上，楼梯升降机安装将通常地包括所有的内弯道或所有的外弯道，并且假如不存在物理上的限制，优选地就将轨道安装在楼梯间36的内边沿上。
当滑架沿着轨道的直线部分移动时，如图4中位置(D)处所示的，V4＝Vc4。当如图所示的滑架移动穿过内弯道(E)时，参考点35比滑架移动穿过更长的弧，并且因此相对于滑架加速。V5>Vc5。
当如图所示的滑架移动穿过外弯道(F)时，参考点35比滑架移动穿过更短的弧，并且，V6<Vc6。
转至图1和图2，实际上座椅座位在轨道/滑架枢轴点上以有效半径 Rpiv从滑架偏移。座位其本身在轨道/驱动小齿轮交界面上一定距离Rsh。座椅表面上的参考点35还从通过轨道的中心线的垂直平面以距离Rscd向外地悬臂。
当座椅在滑架穿越轨道中的过渡曲线时调平(实际上，座椅在滑架转移时维持水平)时，座椅表面被假设在半径Rsh的部分圆中移动，而支撑座椅表面的调平臂还绕半径Rpiv转动。
根据本发明的速度控制的基本形式可以被实现如下：
来自三轴陀螺仪的输出信号由ECU 30监控。如果滚动或偏航(由滑架分别移动通过过渡弯道或水平弯道而产生)的信号超过预定阈值，则 ECU触发滑架驱动马达13以减速至规定的较低速度。应用于陀螺仪输出的阈值和滑架驱动马达速度被设置为确保座椅上的参考点35的速度在过渡弯道或水平弯道两者中都不超过规定的极限。
上述速度控制方法仅考虑滑架以两种定义的速度移动，在穿越轨道的直线部分时的较高速度和在横向弯道时的较低速度。然而，陀螺仪或类似的电子设备的使用提供了一种包含更复杂的反应性速度控制系统的机会，其中参考点35的速度被连续地计算并且滑架驱动马达13的速度被控制以维持更高的总体速度。
为此，首先建立参考点在轨道弯道中的速度。
用于描述对于过渡曲线或滚动曲线对准楼梯升降机轨道的相对运动的简化方程式是：
Figure GDA0002214683030000061
其中
Figure GDA0002214683030000062
是滑架陀螺仪倾斜(roll)输出。
Figure GDA0002214683030000063
是滑架加速计角度对重力。
有一个额外的术语来描述由内曲线/外曲线或偏航曲线所导致的附加速度：
Figure GDA0002214683030000064
其中，
Figure GDA0002214683030000071
是滑架陀螺仪偏航(yaw)输出。因此完整的方程式是：
Figure GDA0002214683030000072
这组方程式足够简单，使随载的微控制器能够基于来自座椅和滑架的加速计和陀螺仪数据进行实时计算。这意味着在任何点，座椅座位速度能够被计算，并且滑架驱动马达13的速度能够反应性地被控制，以将参考点35的速度保持在期望的水平。忽略其他限制，这个速度水平可以是规定所允许的最大值。
应当理解，用于计算真实座椅速度的系统是完全反应性的，因此，当进入和离开弯道时，滑架需要时间来改变速度。为了提高系统效率，有利的是包括在轨道上的其中出现显著的速度变化的这些位置附近进行某种形式的抢先速度调节。抢先地调节速度的另外的优点在于，能够并且一定地将会出现在试图使速度最大化的纯反应性系统中的速度的变化过大，可以被清除。
这些调节取决于滑架在轨道上的位置，并且可以根据正在越过的弯道的性质和角度而变化。抢先调节设施优选是“自学习”的，依靠记住沿着轨道的特定位置处的速度设置(或速度设置中的变化)的数据，这将在保持最佳的总体速度时确保舒适的速度变化。
现在转至图5，该图示出了本发明方面的顺序。滑架能够行进的最大可能速度以上述方式通过计算座椅上的参考点35处的真实速度来降低，真正的座椅速度被限制在不大于0.15m/s。在调节滑架速度以适应不超过规定的真实座椅速度的要求之后，滑架速度可以进一步被调节，在如上所述的本质上抢先的方式中，以补偿所描述的速度控制系统的反应性性质并且消除滑架在移动通过弯道时速度的重大变化。
最后，在允许的座椅速度被计算并且在必要时被调整后，适当的信号被施加到常规的PID回路，以所需的速度旋转滑架驱动马达13。在这种情况下，反馈控制由编码器33来提供。
因此，应当理解，本发明提供了一种用于控制升降椅速度的新方法和系统，其甚至在其最基本的形式中，克服了现有技术的已确定的缺点，并且在更复杂的实施例中允许更紧密地控制滑架速度以使能旅程的整体速度更高。

Claims (9)

1.一种控制楼梯升降机的速度的方法，所述楼梯升降机具有：
在其中具有至少一个弯道的轨道；
被安装在所述轨道上的滑架；
可操作来沿着所述轨道移动所述滑架的滑架马达；以及
被安装在所述滑架上的座椅，
所述方法包括生成表示在所述滑架移动通过所述至少一个弯道时所述滑架的旋转速度的信号；其特征在于，
所述方法进一步包括使用所述信号作为对所述滑架马达的控制的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述滑架可相对于所述座椅转动，所述方法包括生成表示在所述滑架移动通过所述轨道中的过渡弯道时所述滑架和所述座椅之间的相对角速度的信号。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括生成表示在所述滑架移动通过所述轨道中的水平弯道时所述滑架的角速度的信号。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述滑架的旋转速度的测量使用一个或多个陀螺仪来实现，所述陀螺仪被安装在所述滑架中、所述座椅中、所述滑架上和所述座椅上的一个或多个位置。
5.如权利要求4所述的方法，其中来自所述一个或多个陀螺仪的信号被处理来创建所述座椅上的一点的速度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据所述滑架在所述轨道上的位置抢先地调节所述滑架的速度。
7.一种楼梯升降机，包括
在其中具有至少一个弯道的轨道；
被安装在所述轨道上的滑架；
可操作来沿着所述轨道移动所述滑架的滑架马达；以及
被安装在所述滑架上的座椅；
所述楼梯升降机还包括被配置为生成表示在所述滑架移动通过所述至少一个弯道时所述滑架的旋转速度的信号，其特征在于，所述旋转速度的信号被配置为应用所述信号作为对所述滑架马达的速度的控制的速度控制设施。
8.如权利要求7所述的楼梯升降机，其中所述速度控制设施包括一个或多个陀螺仪，所述陀螺仪被安装在所述滑架上、所述座椅上、所述滑架中和所述座椅中的一个或多个位置。
9.如权利要求7或8所述的楼梯升降机，其中所述速度控制设施包括被安装在所述滑架中的三轴陀螺仪。
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