CN1756710A - 电梯的导向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种设置在轿厢处以用于沿导轨引导该轿厢的导向装置，该导向装置包括：非接触式致动器(11)，该致动器设计成产生使致动器与导轨的表面保持预定距离的磁力；检测导轨和轿厢之间的距离的距离检测部件(12)；根据磁力和距离的值确定由引导轿厢时产生的负荷所引起的导轨的偏移量的部件；获取轿厢的位置信息的部件(25)；计算导轨在设置时出现的变形量的部件(24)，该变形量对应于该(位置)信息；以及根据所确定的偏移量和变形量的总和来控制磁力的控制部件(21)。

Description

电梯的导向装置
技术领域
本发明涉及电梯的导向装置，该装置用于引导电梯的待行进的轿厢。
背景技术
近年来，随着较高的建筑物被建成摩天大楼，电梯已经从以较高的速度行进变为以超高速行进。但是，当电梯以超高速行进时，会受到电梯并道内的风速、主绳的振动以及可变负荷例如其补偿绳和尾缆等的影响，并且会引起轿厢的振动。这对电梯的乘坐舒适性有很大影响，而乘坐舒适是电梯的功能之一。
因此，为了提高乘坐舒适性，已提出一些电梯主机。
在一种已知的电梯主机中，在轿厢旁设置有接触式导向装置和非接触式导向装置，该接触式导向装置引导轿厢并始终与导轨相接触，而非接触式导向装置具有电磁体，所述电磁体引导轿厢并与导轨相对以便不接触导轨。来自电磁体的磁力可变动以限制施加到轿厢上的横向/侧向振动，从而提高乘坐舒适性。例如日本专利No.2616527中公开了这种技术。
在另一种已知的电梯主机中，电磁体在轿厢旁设置成从三个方向均不接触导轨，并对轿厢在常规运行时间内的横向振动进行检测。如果横向振动很大，则修正控制指令以减小该横向振动。在随后的电梯运行时间内，使用所述已修正的控制指令来控制电磁体，从而限制电梯的横向振动。例如特开平5-178562中公开了这种技术。
再一种已知的电梯主机是用于稳定轿厢的乘坐舒适性的轿厢稳定机。该稳定机检测轿厢在水平方向上的加速度，并根据检测到的加速度控制致动器，从而限制轿厢的水平振动。例如日本专利No.2889404中公开了这种技术。
因此，由于导向装置通常在其滚轮一直接触导轨的同时引导轿厢，所以上述电梯主机可实现重量较轻且结构紧凑。
但是，日本专利No.2616527所公开的接触式导向装置用于在一直接触导轨的同时限制施加到轿厢的横向振动。它们还会受到导轨的动态变形的影响，该动态变形是由导轨的变形以及在电梯行进时产生的部分负荷等引起的。
此外，特开平5-178562所公开的主机检测轿厢在常规运行时间的横向振动，从而根据该检测值修正控制指令，然后将该指令应用于随后的运行，因此可防止电梯受到设置不规则的导轨的影响。但是，当电梯行进而其行进状态时刻变化时，不能防止电梯受到由部分负荷等引起的导轨的动态变形的影响。
此外，日本专利No.2889404所公开的主机可检测轿厢的横向振动，并对致动器进行反馈控制。在该主机中，由于待由机器进行振动控制的对象是整个轿厢，因此必须从致动器产生很大的力以用于控制振动。因此，不能期望该主机能够充分地控制振动。
另外，可考虑预先存储导轨的变形，然后根据轿厢的行进位置基于在先估计来进行前馈控制。但是，由于也会出现在电梯行进时由部分负荷引起的导轨的动态变形，因此不能期望这种方法能够充分地控制振动。
发明内容
本发明的目的是提供可确保良好的乘坐舒适性的电梯导向装置，该导向装置除了考虑到电梯导轨的静态变形量之外，还考虑了驱动轿厢时的动态偏移量。
根据本发明的一个实施例，一种设置于将在电梯井道内上升/下降的轿厢处以用于沿布置在电梯井道两侧的导轨引导轿厢的电梯导向装置，该导向装置包括：非接触式致动器，该致动器设计成产生使致动器与导轨表面保持预定距离的磁力；检测导轨和轿厢之间的距离的距离检测部件；根据致动器所产生的磁力值以及距离检测部件所检测的距离来确定导轨的偏移量的部件，所述偏移是由在引导轿厢时产生的负荷引起的；获取轿厢的当前位置信息的部件；计算导轨在设置时出现的变形量的部件，该变形量与所获得的当前位置信息相对应；以及根据所确定的偏移量和变形量的总和来控制由致动器产生的磁力的控制部件。
根据本发明的一个实施例，一种设置于将在电梯井道内上升/下降的轿厢处以用于沿布置在电梯井道两侧的导轨引导轿厢的电梯导向装置，该导向装置包括：非接触式致动器，该致动器设计成产生使致动器与导轨的表面保持预定距离的磁力；
检测导轨和轿厢之间的距离的距离检测部件；
主动导向机构，该导向机构包括利用弹性件的弹力将各滚轮压靠在导轨表面上的部件和检测弹性件的偏移的偏移检测部件；根据致动器所产生的磁力的值、距离检测部件所检测的距离以及偏移检测部件所检测的偏移量来确定由负荷引起的导轨的偏移量的部件；获取轿厢的当前位置信息的部件；计算导轨在设置时出现的与所获得的当前位置信息相对应的变形量的部件；以及根据偏移量和变形量的总和来控制由致动器产生的磁力的控制部件。
附图说明
结合在说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与上文给出的总体说明以及下文给出的对实施例的详细说明一起用于说明本发明的原理。其中：
图1示出根据本发明第一实施例的结构的示例；
图2是根据本发明第一实施例的电梯的每个非接触式导向装置100的示例的侧视图；
图3是根据本发明第一实施例的电梯的每个非接触式导向装置100的示例的俯视图；
图4是示出设置于根据本发明第一实施例的电梯的每个非接触式导向装置100中的各种器件的示例方块图；
图5示出根据本发明第二实施例的电梯的整体结构的示例；
图6是具体示出根据本发明第二实施例的电梯的每个主动导向机构40和每个导向装置100的示例的侧视图；
图7是具体示出根据本发明第二实施例的电梯的每个主动导向机构40和每个导向装置100的示例的俯视图；
图8是设置于根据本发明第二实施例的电梯的每个导向装置100中的各种器件的结构示例方块图。
具体实施方式
下面将参照附图说明将本发明应用于电梯的实施例。
(第一实施例)
图1示出根据本发明第一实施例的结构的示例。
在图1所示的电梯中，轿厢2设置在电梯井道1内。该电梯的结构为：其中轿厢2可沿位于电梯井道1两侧的导轨3上升/下降。
轿厢2具有轿厢架4和轿厢室5。轿厢架4包括形成框架对的左侧和右侧垂直框架，以及分别水平地设置在所述垂直框架的上端部之间以及下端部之间的上部梁和下部梁。轿厢室5用于将乘客运送到目的楼层。此外，轿厢2设置成悬置在主绳6的一端。主绳6围绕提升机的主绳轮(未示出)缠绕。另外，图1中示出的电梯包括补偿绳7、加速度传感器8、尾缆9和负荷检测传感器10。
在具有上述结构的电梯中，非接触式导向装置100安装在轿厢架4的四个部分：即左上部、右上部、左下部和右下部。非接触式导向装置100可与导轨3保持恒定的距离。
图2是根据本发明第一实施例的电梯的每个非接触式导向装置100的示例的侧视图。
图3是根据本发明第一实施例的电梯的每个非接触式导向装置100的示例的俯视图。
图4是设置于根据本发明第一实施例的电梯的每个非接触式导向装置100中的各种器件的示例方块图。
如图2和3中所示，每个非接触式导向装置100包括作为致动器的电磁体11、用于检测电磁体11和导轨3之间的间隙大小的间隙传感器12以及图4中所示的用于控制电磁体11的磁力的控制装置20。也就是说，非接触式导向装置100控制电磁体11的吸力，并平衡由电磁体11沿相反方向施加的吸力，从而使该导向装置100与导轨3保持恒定的距离。
此外，电磁体11固定在支承件16上。所述支承件16设置在轿厢架4左上部、右上部、左下部以及右下部的底板15上，从而与导轨3的表面相对。每个电磁体11均包括E形磁芯11a和线圈11b。E形磁芯11a设置成与导轨3的三个面相对，从而与这些面隔开给定的距离。线圈11b围绕E形磁芯11a的两侧的磁芯段缠绕。
间隙传感器12是非接触式的距离传感器，其设置成与导轨3的三个面距离相等并与磁芯段相对应。
如图4中所示，控制装置20内具有控制处理部分21、材料强度模型22、导轨变形信息存储和输出部分23以及变形量计算部分24。控制处理部分21是用于通过关于流过电磁体11的电流的信息以及关于导轨3和电磁体11之间的间隙的间隙信息来计算施加到导轨3的力S1的单元，所述间隙信息由间隙传感器12发出。材料强度模型22是导轨3的材料强度模型，其用于计算并输出导轨3在轿厢2的当前位置的偏移量，该偏移是由在导轨3引导轿厢2时所产生的负荷引起的。
导轨变形信息存储和输出部分23存储导轨3在设置时的变形量。变形量计算部分24设置在控制处理部分21内，或者如图4所示设置在控制处理部分21的外部，其计算导轨3的最终变形量。
下面将对根据本发明第一实施例的电梯导向装置100的运行进行说明。
首先，例如，在材料强度模型22中存储导轨3的截面副力矩(sectionsecondary moment)、导轨3的弹性模量以及与在例如电梯井道壁处支承导轨3的相邻支点之间的距离有关的信息等，这些信息是计算由在导轨3引导轿厢2时所产生的负荷引起的偏移的量所必须的。
当轿厢2根据来自电梯的驱动控制装置25的操作指令运行时，控制装置20的控制处理部分21根据与电磁体11中的电流值有关的信息以及由间隙传感器12测得的关于导轨3和电磁体11之间的间隙的间隙信息来计算电磁体11施加到导轨3的力S1，然后将计算结果输出到材料强度模型22。
将从电梯的驱动控制装置25输出的关于轿厢2的当前位置的当前位置信息S2输入材料强度模型22。因此，材料强度模型22利用已存储在该材料强度模型22内的轿厢2的当前位置信息S2、力S1和导轨3的截面副力矩、弹性模量以及关于支点之间的距离的信息，根据材料强度的一般模型来计算导轨3在轿厢2的当前位置的偏移量S3，该偏移是由在引导轿厢2时所产生的负荷引起的。然后，将计算结果输出到变形量计算部分24。
此时，不停地将关于轿厢2的当前位置的当前位置信息S2从驱动控制装置25输入到导轨变形信息存储和输出部分23。从而，导轨变形信息存储和输出部分23读取导轨3在设置时的变形量S4，然后将其发送到变形量计算部分24，其中所述变形量S4与当前位置信息S2相对应。
变形量计算部分24计算这样一变形量：该变形量是从材料强度模型22输出的导轨3的偏移量S3与从导轨变形信息存储和输出部分23输出的变形量S4的总和，即变形量计算部分24计算导轨3在轿厢2的当前位置的变形量S5，然后将计算结果输出到控制处理部分21。
控制处理部分21根据来自变形量计算部分24的变形量S5向电磁体11发出控制指令，从而控制电磁体11的磁力。
因此，控制装置20计算由负荷变化引起的偏移的偏移量S3与导轨在设置时的变形量S4的总和，以及基于该计算结果的电磁体11的磁力。从而，它能够在考虑轿厢2相对于导轨3的相对位置以及矫厢在水平方向上的绝对位置的情况下，控制电磁体11的磁力。因此，轿厢2在水平方向上的位置可始终保持固定。从而，可实现既不产生振动又具有良好的乘坐舒适性的电梯。
控制装置20预先估计导轨3在设置状态下的静态变形量S4以及导轨3在轿厢2的运行状态下的动态偏移量S3，并根据估计结果对电磁体11进行前馈控制，从而可靠地维持轿厢2在水平方向上的绝对位置。与在出现由导轨3的变形引起的轿厢2的振动后对该振动进行限制的控制不同，本控制可通过较小的磁力使轿厢2在水平方向上的位置始终保持固定。因此，可减小电磁体11的尺寸，从而降低功耗。
如图1所示，加速度传感器8靠近轿厢室5的地面设置。通过加速度传感器8可获得表示轿厢2在水平方向上的速度随时间的变化的轿厢地面加速度信号，并将该信号输送到控制处理部分21。在这种情况下，如果将用于限制轿厢2的振动的反馈控制与上述前馈控制相结合，则可进一步限制轿厢2的振动。从而，所得到的电梯可进一步提高乘坐舒适性。
(第二实施例)
图5示出根据本发明第二实施例的电梯的整体结构的示例。应指出，在关于图5的说明中，将省略对与图1中相同的部分或与图1的相应部分等效的部分的说明。
在根据本发明第二实施例的电梯中，设置有非接触式导向装置100和主动导向机构40。
非接触式导向装置100包括电磁体11、间隙传感器12以及用于控制电磁体11的磁力的控制装置20等，而主动导向机构40包括接触导轨3的机构。
图6是具体示出根据本发明第二实施例的电梯的每个主动导向机构40和每个导向装置100的示例的侧视图。图7是具体示出根据本发明第二实施例的电梯的每个主动导向机构40和每个导向装置100的示例的俯视图。
如图6和7中所示，每个主动导向机构40包括三个滚轮41、连接板构件42、固定和支承件43、条形导向滚轮44、支承块构件45、弹性件46和偏移传感器47。滚轮41设置成分别从三个方向挤压导轨3。连接板构件42固定在例如用于电磁体11的支承件16(见图6)上或靠近支承件16的轿厢结构件上。固定和支承件43垂直设置在连接板构件42上，并且还设置成彼此相对。每个固定和支承件都是具有例如L形横截面的构件。
条形导向件44是平行于滚轮41从固定和支承件43伸出的构件。支承块构件45可移动地与所述导向件44相接合，支承滚轮41以使所述滚轮41可转动的弹性件46为例如弹簧，所述弹性件用于使支承块构件45将滚轮41压靠在导轨3上。偏移传感器47检测弹性件46的变形。
支承块构件45可以仅为块状构件。例如，如图6中所示，所述支承块构件可设置成其下端部配合进形成于连接板构件42的侧壁上或所述连接板构件42内的凹槽中。
在图5所示的每个导向装置100中，与图1所示的导向装置100一样，在材料强度模型22中存储导轨3的截面副力矩、导轨3的弹性模量以及关于支点之间的距离的信息等，并且也在导轨变形信息存储和输出部分23中存储导轨3在设置时的变形量。
图8是设置于根据本发明第二实施例的电梯的每个导向装置100中的各种器件的结构示例方块图。
当轿厢2运行时，如图8所示，控制装置20的控制处理部分21根据在电磁体11中流动的电流以及由间隙传感器12测得的关于间隙的间隙信息来计算电磁体11施加给导轨3的力。另外，控制处理部分21还计算弹性件46通过滚轮41施加在导轨3上的力。根据这两个施加在导轨3上的力，可计算主动导向机构40施加在导轨3上的力S1′，然后将关于该力的信息发送给材料强度模型22。
从电梯的驱动控制装置25将关于轿厢2的当前位置的当前位置信息S2输入到材料强度模型22。从而，材料强度模型22利用轿厢2的当前位置信息S2、施加在导轨3上的力S1′和所存储的导轨3的截面副力矩、弹性模量以及关于支点间的距离的信息，根据材料强度的模型类型进行运算，以计算由负荷引起的导轨3在主动导向机构40的当前位置的偏移量S3′。然后，将所获得的信息输出到变形量计算部分24。
另一方面，不停地将轿厢2的当前位置信息S2从驱动控制装置25输入到导轨变形信息存储和输出部分23。从而，导轨变形信息存储和输出部分23读取与当前位置信息S2相对应的导轨在设置时的变形量S4，然后将其发送到变形量计算部分24。变形量计算部分24计算导轨3的变形量S5′，然后将计算结果输出到控制处理部分21，该变形量是由负荷引起的导轨3的偏移量S3′与(导轨3)在当前轿厢位置的变形量S4的总和。控制处理部分21根据来自变形量计算部分24的变形量S5′向电磁体11发出控制指令，从而控制电磁体11的磁力。
如上所述，在根据本发明第二实施例的电梯中，导轨3的变形量被弹性件46的伸展和收缩吸收，因此减小了施加在轿厢2上的横向外力，而且该外力还可通过控制电磁体11的吸力或者限制轿厢2的振动进一步减小。因此，可减少轿厢2的动作。
此外，在根据本发明第二实施例的电梯中，根据导轨3的变形量S5′控制电磁体11的磁力，该变形量是由负荷引起的导轨3的偏移量S3′与对应于当前轿厢位置的导轨设置时的导轨变形量S4的总和。也就是说，可在检测轿厢2相对于导轨3的相对位置并且检测轿厢2在水平方向上的绝对位置之后，控制电磁体11的磁力。因此，轿厢2在水平方向上的位置可始终保持固定。从而，可实现既不产生振动又具有良好的乘坐舒适性的电梯。
此外，与根据第一实施例的电梯一样，在根据本发明第二实施例的电梯中进行前馈控制，从而使用较小的磁力来使轿厢2在水平方向上的位置始终保持固定。
另外，与根据第一实施例的电梯一样，在根据本发明第二实施例的电梯设有加速度传感器8，将本控制与使用传感器8的输出信号的反馈控制相结合，可进一步减小轿厢2的振动。因此，所得到的电梯可进一步提高乘坐舒适性。
(第三实施例)
在根据本发明第三实施例的电梯中，如图1和5所示，在轿厢室5的地面下面的四个位置处设置有负荷检测传感器10，以用于检测导轨3和导向装置100之间的反作用力。负荷检测传感器10的检测结果输出到控制处理部分21，从而控制处理部分21可计算轿厢2自身的平衡力(力矩)与由尾缆9和补偿绳7在当前轿厢位置提供给轿厢2的平衡力(力矩)的合力，即该控制处理部分21可根据由负荷检测传感器10检测到的负荷信息来计算导轨3和导向装置100之间的反作用力的变化。控制处理部分21可设置成根据计算得到的反作用力的变化、电磁体11中的电流以及由间隙传感器12测得的间隙信息来计算电磁体11施加在导轨3上的力。
本领域技术人员可容易地想到本发明其它的优点和变型。因此，本发明在范围上不限于文中所示和所述的特定细节和典型实施例。所以，在不偏离由所附的权利要求及其等效方案所限定的精神或范围的情况下可进行各种变型。

Claims (12)

1.一种设置于将在电梯井道(1)内上升/下降的轿厢(2)处以用于沿布置在电梯井道(1)两侧的导轨(3)引导轿厢(2)的电梯导向装置，该导向装置包括：
非接触式致动器(11)，该致动器设计成产生使致动器与导轨(3)的表面保持预定距离的磁力；
检测导轨(3)和轿厢(2)之间的距离的距离检测部件(12)；
根据致动器(11)所产生的磁力值以及距离检测部件(12)所检测的距离来确定导轨(3)的偏移量的部件(22)，所述偏移是由在引导轿厢(2)时产生的负荷引起的；
获取轿厢(2)的当前位置信息的部件(25)；
计算导轨(3)在设置时出现的变形量的部件(24)，该变形量对应于所获得的当前位置信息；以及
根据所确定的偏移量和变形量的总和来控制由致动器(11)产生的磁力的控制部件(21)。
2.一种设置于将在电梯井道(1)内上升/下降的轿厢(2)处以用于沿布置在电梯井道(1)两侧的导轨(3)引导轿厢(2)的电梯导向装置，该导向装置包括：
非接触式致动器(11)，该致动器设计成产生使致动器与导轨(3)的表面保持预定距离的磁力；
检测导轨(3)和轿厢(2)之间的距离的距离检测部件(12)；
主动导向机构(40)，该导向机构(40)包括利用弹性件(46)的弹力将各滚轮(41)压靠在导轨(3)表面上的部件和检测该弹性件的偏移的偏移检测部件(47)；
根据致动器(11)所产生的磁力的值、距离检测部件(12)所检测的距离以及偏移检测部件(47)所检测的偏移量来确定由负荷引起的导轨(3)的偏移量的部件(22)；
获取轿厢(2)的当前位置信息的部件(25)；
计算导轨(3)在设置时出现的变形量的部件(24)，该变形量对应于所获得的当前位置信息；以及
根据偏移量和变形量的总和来控制由致动器(11)产生的磁力的控制部件(21)。
3.根据权利要求1所述的电梯导向装置，其特征在于，所述非接触式致动器(11)是这样的磁体：该磁体利用所产生的由所述控制部件(21)控制的磁力来改变对导轨(3)的吸力，以便与所述导轨(3)的表面保持预定的距离。
4.根据权利要求2所述的电梯导向装置，其特征在于，所述非接触式致动器(11)是这样的磁体：该磁体利用所产生的由所述控制部件(21)控制的磁力来改变对导轨(3)的吸力，以便与所述导轨(3)的表面保持预定的距离。
5.根据权利要求1所述的电梯导向装置，其特征在于，所述确定偏移量的部件(22)是导轨的材料强度模型，该材料强度模型根据所述致动器(11)产生的磁力的值、所述距离检测部件(12)检测到的距离以及预定的参数来计算导轨(3)的偏移量，所述偏移是由在引导轿厢(2)时产生的负荷引起的。
6.根据权利要求2所述的电梯导向装置，其特征在于，所述确定偏移量的部件(22)是导轨的材料强度模型，该材料强度模型根据所述致动器(11)产生的磁力的值、所述距离检测部件(12)检测到的距离以及预定的参数来计算导轨(3)的偏移量，所述偏移是由在引导轿厢(2)时产生的负荷引起的。
7.根据权利要求1所述的电梯导向装置，其特征在于，在轿厢(2)的期望位置设有用于检测轿厢(2)在水平方向上的速度随时间的变化的加速度传感器(8)，而所述控制部件(21)根据由该加速度传感器(8)检测到的变化值对由所述致动器(11)产生的磁力进行反馈控制。
8.根据权利要求2所述的电梯导向装置，其特征在于，在轿厢(2)的期望位置设有用于检测轿厢(2)在水平方向上的速度随时间的变化的加速度传感器(8)，而所述控制部件(21)根据由该加速度传感器(8)检测到的变化值对由所述致动器(11)产生的磁力进行反馈控制。
9.根据权利要求1所述的电梯导向装置，其特征在于，在轿厢(2)的下面设有用于检测相对于导轨(3)的反作用力的负荷检测部件(10)。
10.根据权利要求2所述的电梯导向装置，其特征在于，在轿厢(2)的下面设有用于检测相对于导轨(3)的反作用力的负荷检测部件(10)。
11.根据权利要求9所述的电梯导向装置，其特征在于，所述负荷检测部件(10)检测到的反作用力是轿厢(2)自身的力矩与从轿厢(2)的位置信息获得的由尾缆(9)和补偿绳(7)施加给轿厢(2)的力矩的结合。
12.根据权利要求10所述的电梯导向装置，其特征在于，所述负荷检测部件(10)检测到的反作用力是轿厢(2)自身的力矩与从轿厢(2)的位置信息获得的由尾缆(9)和补偿绳(7)施加给轿厢(2)的力矩的结合。
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