CN88103105A

CN88103105A - 带有无冲击起动调节装置的电梯驱动装置

Info

Publication number: CN88103105A
Application number: CN88103105.4A
Authority: CN
Inventors: 克劳斯·朱尔根·克林格贝尔; 霍斯特·沃尔希尔
Original assignee: Inventio AG
Current assignee: Inventio AG
Priority date: 1987-05-27
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1988-12-14
Also published as: ES2023460B3; FI96673C; CA1290476C; FI882322A; US4828075A; CN1010002B; EP0292685A1; JPS63306176A; FI96673B; IN171711B; ATE64355T1; FI882322A0; EP0292685B1; DE3863233D1; JPH0565433B2

Abstract

本发明涉及一个带有无冲击起动自动调节装置的电梯驱动系统。它包含一带有输出直线运动的生动皮带轮的升降电机；进行转数和行程测量的装置，以及包含一个带有调节放大器，转数和行程的给定值传送器和实际值发送装置，所属的比较器，以及无冲击起动的调节装置的驱动调节系统。它首先抑制起动冲击，然后按给定的行程和转数曲线进行调节。

Description

本发明涉及一个带有无冲击起动自动调节装置的电梯驱动系统。它包含一带有输出直线运动的主动皮带轮的升降电机;进行转数和行程测量的装置，以及包含一个带有调节放大器，转数和行程的给定值传送器和实际值发送装置，所属的比较器，以及无冲击起动的调节装置的驱动调节系统。它首先抑制起动冲击，然后按给定的行程和转数曲线进行调节。

电梯的起动性能为主观判断升降感受的主要标准，升降感受主要取决于起动阶段加速度，加速度的改变和引起的振动。同时，按公式K＝m·

，电梯室连同乘客的每次加速度由电梯系统所受的作用力的合力产生。在此关系式中，对于起动系统来说，这些作用力为：由电梯室载荷和配重之间差值产生的不相同的重力，止动闸的制动力，运动部分的磨擦阻力产生的磨擦力，以及升降电机的转动力矩产生的电机驱动力。正如通常大家都知道的，在起动阶段，这些力中的几个力是随时间变化的可连续的。其中首先是制动力，因为它们在机械制动闸放开时，突然变为0，其次是磨擦力，因为所有运起质量和传动部分的磨擦阻力，在静止状态远大于在运动时，因此，在从静止状态起动时，出现了一个非常突然的变化。此时，机械的可连续变化太快，以致用通常的驱动调节系统不能控制它们。它们多次引起调节的突然变化，并按公式K＝m·

直接影响到加速度上，导致了强烈的加速度变化，即导致了“冲击”。因此，所有类型的电梯存在一个倾向，即从静止状态起动时，产生一个“起动冲击”。

过去，为完成或部分消除电梯设备的这种令人不快的起动冲击，以改善起落的舒服感，许多装置也被提议过。例如，在已知的DE-OS3124018中，为电梯调节系统增添一个平衡数据（Wagedaten）的装置。这种装置的目的，通过一适当的电机转动力矩，在起动前，来补偿在载荷方面在静止状态也作用的和由止动闸承受的不相等的重力矩，以使得在要卸去的止动闸松开时，没有冲击式的起动产生。同时，用来度量不相等的重量力矩的电梯室去荷直接被测量到，并通过调节系统将平衡数据作用到驱动电机上，按照DE-OS3124018的电梯调节系统，其作用为操作放大器电路，它具有一速度调节放大器，此速度调节放大器的正极接地，而速度的给定值和实际值加到其负极上，此外，在负极处，在速度放大器的输出端，串连一个稳定电阻和稳定电容。为了加入平衡数据，此稳定电阻被一起动开关桥接，并且借助一辅助起动开关将平衡数据输到稳定电阻和稳定电容间的接点处。从而，在不需要一个单独的，具有复杂控制的，平衡记忆单元的情况下，实现电梯的无冲击起动。

此装置的基本缺点为，用它仅能消除起动冲击的各种不同原因中的一个，即在机械制动闸放开时，不相等重力产生的跳动引起起动冲击，而起动冲击的另一个原因，即从静磨擦到动磨擦转变时，磨擦阻力随时间的不连续变化，这一原因通过它并不能被消除和减轻。这种磨擦不连续性，在现代低质量系统中有所增加，引起明显的起动冲击击，并且因为在驱动装置和电梯室之间用钢丝绳连接，而容易导致电梯的振荡和振动。DE-OS3124018所示装置的另一个缺点是，需要昂贵的载荷测量装置，而它的测量精度和长时间稳定性不是在所有的情况下都足够。

这里所述的本发明将作出改善。

按照建议，此发明的任务因此为，抑制电梯设备的起动冲击，并从而改善其升降舒适感。同时，这种冲击抑制应在升降两个方向都起作用，并适用于在任意载荷和在任意静磨擦和动磨擦值时。按本发明的冲击抑制应如此设计，以达到可利用被调节的电梯驱动系统自己抑制冲击，这样为此仅需要一部分适当的附加费用。

此任务按本发明用后面归纳的权利要求中体现特征的方法解决。进一步的内容在有关的权利要求中阐明。用此方法，不仅较佳地解决了根据要求所提出的任务，而且还为无冲击起动创造了一调节装置。它具备下述优点：

本发明的第一优点体现在，通过对起动冲击的抑制，使所有的本来通过冲击产生的每次振荡和振动消失了，这对于电梯设备具有特殊的意义，因为电梯室和驱动系统不是刚性的，而是弹性地通过长绳索互相连接在一起，整个表现为一低阻尼，能产生振动的机体。通过对起动冲击的抑制;系统的主要振动激励消失了，从而相应的，使起动过程时间延迟，并对舒服感有损害的振动和起振过程也消失了。

另一优点也已被证实，用按照本发明冲击抑制，从升降指令到达到额定速度的时间间隔缩短了。时间缩短近2倍：一方面电梯室提前开动。因为根据本发明，从起始就提高的给定升降曲线，提前到达断开的时间点，另一方面，后面的高运行因无振动和起振过程，能以最佳的短时间通过。在起动时，无时间损失，而这些损失的时间在以后是不再能弥补的。时间的赢得对于电梯设备很有意义，它提高了输送效率。

附加的，按提议的发明获得的优点来自于现实条件，即大部分已现存的转数调节装置能被用来抑制冲击，冲击抑制和转数调节两个部分功能从时间上分开完成，首先，冲击被抑制，然后，转数才被调节节。这样使得现有的驱动调节器路以时分电路的方式两次被使用;在电梯室进入行程前，它用于冲击抑制，然后，以通常方式，用于转数调节。为抑制冲击，仅必须附加适量的硬件费用：即一个开关电路，以及一个给定值倍增器。这二个开关电路仅与功能而不与设备有关，对于每种电梯设备，可以以同样的结构形式装入使用并可以通过可调节的乘法因子来实现与电梯设备的典型的磨擦情况的匹配。很明显，这样带来了经济上的优点：制造、安装和维护的费用便宜了，从而求得了一个普遍的，经济实惠的解决。驱动调节电路既用于冲击抑制，又用于速度调节，这也意味着，这两种功能是一起高效能工作，或一齐停止运行的。因此，在冲击抑制的故障时，不可能有驱动，因而也没有必须抑制的起动击。所以，一个这样的冲击抑制可被作为故障安全装置，并相应地呈现出非常高的可靠性。也很显然，上述的给定值暂时倍增器，任何时候可迅速和简单地装入速度被调节的电梯驱动系统中。因而，按提议的发明出色地适用于：为补充地装备通常的，转数被调节的电梯设备，使其用于冲击抑制，并由此附加地改善它的升降性能。

本发明通过下述对电梯设备起动冲击的抑制的应用实例来说明。然而，其中所依据的原理是普遍通用的。当利用电机驱动装置，质量（Massen）通过弹性连接环节被驱动，如同在传送技术中，进行水平和垂直输送常见的情况那样。下面所示为完全展现上述发明的应用实例的图示。

图1，一个常规的，带速度调节的电梯驱动系统方块示意图，但可包括所发明的无冲击起动调节装置。

图2，按图1中常规的电梯驱动系统的驱动力K＝F（t）以及电梯室速度U＝F（t）随时间变化的、逐段线性图。

图3，一个常规的，带速度调节的，同时带有所发明的无冲击起动调节装置的电梯驱动系统示意图。

图4，按图3中根据本发明所装备的电梯驱动系统的函数K＝F（t）和U＝F（t）的逐段线性图。其中，通过对乘法因子（m）的最佳选择，磨擦冲击被完全消除。

图5，按图3中的根据本发明所装备的电梯驱动系统的函数K＝F（t）和U＝F（t）的逐段线性图。其中描述了在任意磨擦情况R_H，R_G时的磨擦冲击完全能被消除。

图6，按图3中根据本发明装备的电梯驱动系统的函数K＝F（t）和V＝F（t）的逐段线性图。其中描述了在任意的不相等重量U₁;U₂时的磨擦冲击完全能被消除。

图7a，配备所发明的无冲击起动调节装置的电梯驱动系统方块示意图。它具有3个给定值/实际值反馈回路和3个给定值倍增器。

图7b，按照7a中，根据本发明所装备的电梯驱动系统的速度V＝F（t）的给定和实际起动曲线分布图。

图1示出了一个常规的，转速可调的三相驱动装置1，其中，一台具有快速升降绕组3和微升降绕组4的普通升降电机2，通过一个蜗杆传动装置5和一个主动皮带轮6，按熟悉的方式，驱动在电梯井中的一个带有配重8的电梯室7，并且在由一个模拟调节器11的控制下，升降电机2本身通过一个三相控制机构12和一个受控的整流器来驱动。作为升降曲线用的加速和减速的给定值以数字形式存贮在给定值存贮器14中，又从那里被输入到模拟调节器11的给定值输入端15上。一个增量发生器型的数字转速计16用来检测实际转数，它与传动蜗杆轴17联接，并通过一个脉冲形成器18和低通滤波器19与模拟调节器11的实际值输入端20连接。在从给定值存贮器14中调出规定升降曲线时，它又与过程控制器21和路径计数器22相连。此行程计数器以通常的方式，通过总计与速度成比例的脉冲频率而形成路径，并与脉冲形成器18相连。

图2包含力随时间变化的线性化的示意图，以及从中得到的，图1所示的是没有本发明的冲击抑制的电梯系统的实际起动曲线图。其中，电机驱动力图用26表示，相应的给出起动曲线用27表示。磨擦力与升降方向无关，在静止时为静磨擦力R_H，在运动时为滑动磨擦力R_G。当负荷被配重完全平衡时，得到用于表示产生的驱动力的曲线图28和相应的在始动时间点t_G时的实际起动曲线29。在行程方向重量相等时，依照曲线30给出用所属的实际起动曲线31和始动时间点t_u1表示的总驱动力，在反行程方向中的重量不相等情况况下，用32和33表示曲线图和实际起动曲线，用t_u2表示始动时间点。所有实际起动曲线29，31，33均具有在运动开始时相同的起动切线34，并约表示出相同的衰减了的起振过程35。

图3的方块图中表示出用本发明的无冲击起动调节装置装配的电梯驱动系统。与图1中一样，采用的是一个升降电机2，它由一个三相控制装置12和一个受控的整流器13来驱动，此时，它的实际转数用一个数字转速计16来采集，并送入脉冲形成器18中，脉冲形成器的输出端接在行程计数器22和低通滤波器19的输入端上。此升降电机2基于转速调节。形成给定行程曲线的转数规定值作为路程的函数以数字形式地存贮在给定值存贮器14中。给定值存贮器14与过程控制器21和路程计数器22相连接，用于应答给定值，并用它的输出端，通过一个给定值倍增器39和一个数字/模拟转换器40接到比较器42的给定值一输入端41上，用来予置给定值。另外，低通滤波器19的输出端与比较器42的实际值一输入端43相连，以及比较器的输出端44与PI-调节器45的输出端的连接。开/关电路46的启动输入端47由过程控制器21来控制，它的停止输入端48由数字转数计16来控制，并在它的输出端，与给定值倍增器39相连接。另外从图3中可以看到用于抑制冲击的第一调节电路49，以及用于转数调节的第二调节电路50。其中，以时分电路的方式双重使用了开关元件39，40，42，45，12，2，16，用于给定值设定和两个调节电路49，50的调节。

按照图3所涉及的有关本发明的调节装置的曲线图分别表示在图4，5和6中，从中可以看出，两个行程方向中的磨擦冲击完全能够被抑制（图4），并且是在所有的磨擦情况下（图5）和在所有的负出情况下（图6）。

图4表示在缺少，部分地和完全的冲击抑制情况时的力的时间分布以及所属的起动曲线。静磨擦还是用R_H表示，滑动磨擦用R_G来表示，并假设电梯室与配重相等。如果乘法系数m值为1，那么冲击抑制不起作用。这样在时间点t₁时，得到产生的总驱动力51和带有起动切线54的起动曲线53。当m＝m₁＞1时，相应的符号为t_m1;56;58和59。当m＝m₀＞1时，在生成的驱动力61中的不连续性就完全被排除，这样，在时间点t_m0，相应的起动曲线63包含一个水平的起动切线64。图5中示出，如何将本发明的冲击抑制用在不同的，使用各种电梯设备时典型的磨擦关系中这里分为二种不同的磨擦状态，它们可以通过它们所属的静磨擦值和动磨擦值R_H1;R_G1和R_H2;R_G2来划分。当m＝1时，这就是说，当冲击抑制不起作用时，可以用66，67，68分别表示R_H1;R_G时的起动冲击，起动曲线和起动切线;用69，70，71表示R_H2，R_G2时的起动冲击，起动曲线和起动切线。在R_H1;R_G1时用m＝m₀₁，在R_H2;R_G2时间m＝m₀₂来实现完全的冲击抑制。此时得到起动曲线72和73，二个水平起动切线74。另外，从图6中可以看出，在所有的负载情况下，两个行程方向中本发明的冲击抑制同等地效。静磨擦还是用R_H，滑动磨擦用R_G来表示。在正方向行程中的不相等重量情况下，由m＝1（冲击控制无作用）可得出起动冲击75，起动曲线76，以及起动切线77，并从给定值倍增器m＝m_u1＞1中得到带有水平起动切线79的起动曲线78。在反方向行程中的不相等重量情况下，用80，81，82或83和84表示这些相应的曲线图。从图7a的方块图中，可以看到一个采用本发明的冲击抑制的扩展的通用设备。它使用3个给定/实际值反馈电路85，86，87来作为对图1和图3中所示装置的补充，带有3调节器88，89，90，每个都包括一个给定值倍增器39。开/关电路也作用于乘法器91上，乘法器91通过调节器90暂时将V-给定值提高m（乘法因子）信。可以有选择地将此倍增器91连到调节器88或调节器89上。

图7b示出的是一个通常的，并带有所发明的冲击抑制的，按图7a可达到的起动曲线的比较。此时不再采用线性化的方式，而是采用如同实际情况的连续变化的曲线，通常的驱动调节可参考给定一起动曲线92，它产生具有始动时间t₂和振动过程94的实际一起动曲线93。与此相反，在按图7a设计的冲击抑制中，给定起动曲线95，它在前7个时间增量期间形成校正曲线96，也就是短时间被提高，从中得到期望的实际一起动曲线99，它有一个较早的始动时间点t₃，并在水平起动切线100处没有振荡。

为了便于从功能方面来介释这个所发明的冲击抑制过程，请看图1至7，并假设：使用一个转数受控的驱动装置1使在电梯井8中的电梯室7从静止状态进入运动状态。

首先在图1和2中表示常规的不带本发明的冲击抑制装置的驱动调节装置，以便可以清楚地看出起动冲击的本质和缺点所在。驱动装置1由过程控制器21启动，其中为了简化，曲线26所示的电机驱动力依线性上升。以完全平衡了的载荷为出发点，电机驱动力26在时间点t_G时达到静磨擦力R_H，在运动切始时，跳跃式地成为滑动磨擦力R_G，这样电机驱动力26与滑动磨擦力R_G之间的差被作为合驱动力28而有效，并且，由于在时间点t_G时的非连续性而产生一个起动切线34和一个振荡过程35。从时间点t_G中的运动开始起，转速脉冲在路程计数器22中按一定的升降路程计数，并在给定值在贮器14的输出端产生相应的速度给定值。此值在调节器中被用来与相应于转速脉冲频率的速度实际值比较。视其结果，或者在电机中由于三相调节装置的相位截止而产生一个驱动力矩，或者，通过相位截止控制的整流器13用直流电为电机的微卷绕供电，以致在涡流效应基础上产生一个制动。从一线性化的速度给定曲线27出发，这个起动过程就产生具有起动切线34和起振过程35的实际起动曲线29。在正方向行程的不相等重量U₁时，用30，31，34和35来标明这个相应的曲线，在反方向行程的不相等重量U₂时，用32，33，34和35来表示。在所有3种不同的情况下，得到相同类型的给定起动曲线29，31，33因为驱动力28，30，32的相同的不连续性，使上述给定起动曲线具有相同的起动切线34，和相同的起振过程35，但因为不同负载通过配重的补偿，具有不同的始动时间点t_G，t_u1和t_u2。

以下根据图3，4，5，6，7详细介绍所发明的无冲击起动的调节装置的功能：首先应注意，按照本发明的图例，予先给定的机械起动冲击通过调节而被消除，也就是被调节。因为在图3的方块示意图中也可以清楚地看到二个调节回路：用于冲击抑制的调节回路49以及用于正常转数控制的调节回路50。另外还意味着：根据本发明的冲击抑制以及启动转数调节可是同时，而是相继进行的：冲击抑制是在从启动到运动开始这段时间内，转数调节是从运动开始到被调节的启动结束这段时间内。根据这个时间上的差异，这两个调节回路49，50的开关元件14，39，40，45，12，2，16以时分电路的形式被使用。

以下根据图3和图4，描述为消除起动冲击而进行的基本调节过程：驱动开始，此时过程控制器21从给定值存贮器14中调用第一个给定值项，并通过开/关电路46将给定值倍增器39的乘法因子m置为大于1（＞1）的值。由此增高的第一个给定值，通过数字/模拟转换器40，比较器42，PI-调节器45以及三相控制机构12作用到升降电机2上，在那里产生电机驱动力，此力按所选的乘法因子m，沿着线性化了的曲线52，57或62运行。当电机驱动力大于静磨擦力R_H时，开始进入运行。同样作为运动检测器的数字转速计在百分之几厘米的主动皮带轮运动之后探测到这个运动，同时厅开/关电路46通过停止输入端48放置到“关”，由此将乘法因子m回置到1。图4中可按如下方法说明这个周期：当m＝1时，也就是说，当冲击抑制不起作用时，电机驱动力按直线52运行。在时间点t₁，运动开始，此时，在不断增加的电机驱动力52的作用下，磨擦为从静磨擦R_H跃变至滑动磨擦R_G，因而总驱动力51呈现出振幅为R_H-R_G的可连续性，它导致最大可能的磨擦冲击，并产生具有起动切线54和起振过程55的起动曲线53。当m＝m₁＞1时，电机驱动力不再是单纯的上升，而是，为了抑制冲击，在时间点t_m1，它们曲线从开始的57被转换到52上继续往上升，总驱动力56在时间点t_m1呈现出可连续性，其具有减少的幅度K₁-R_G。虽然，这样磨擦冲击仅仅部分地被控制了，但由此相对m＝1的情况，却产生了一条具有较小陡度的起动切线和减小的起振过程60的起动曲线58。当m＝m₀＞1时，电机驱动力的进程在运动开始时，也就是说，在时间点t_m0，从起始曲线62转换到曲线52上，同时，电机驱动力少了R_H-R_G，磨擦力在时间点t_m0突然从R_H少到R_G，也就完全中和了电机驱动力的同样大小和大约同样快的少。其所属的乘法因子m₀此时对冲击抑制达到最佳。这样，在时间点t_m0，总驱动力61不再呈现出不连续性，从而磨擦冲击就被完全抑制住，并出现一条具有水平起动切线64和没有起振的起动曲线63。

此外，在图5中表示根据本发明如何能够在任意的磨擦情况R_H;R_G时，实现完全的冲击抑制，对于第一磨擦值R_H1;R_G1和对冲击不起抑制作用的m＝1来说，得到总驱动力66和带有起动切线68的起动曲线67。只有当设置m＝m₀₁时，按照曲线72，774，起动冲击被完全消除。对于任意其它的磨擦值R_H2;R_G2来说，均可按类似方式实现冲击抑制，在此，仅只需合适地选择乘法因子m，也就是说，置m＝m₀₂，有关曲线见73，74。通过乘法因子合适地选择，根据本发明的无冲击起动的调节装置可适用于所有电梯设备的典型磨擦情况。

最后，在图6中示出了，在任意的载荷和在升降两个方向中如何利用本发明发明抑制起动冲击。因为在一般的情况下，不存在通过配重完全来平衡载荷的情况，所以，假设二个不相等的重量U₁和U₂;U₁在正方向行驶中起作用，U₂在反方向运行时起作用。对于m＝1来说，冲击抑制不起作用，总驱动力和起动曲线为U₁时的曲线75，76，77，或者为U₂时的80，81，82。在这两种情况中，起动冲击最大，具有振幅为R_H-R_G。在这两种情况下的这种起动冲击均可通过合适地选择乘法因子m来完全抑制。用m＝m_u1和m＝m_u2，得到两条具有水平起动切线79或84的所希望的起动曲线78和83。

Claims

1、带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统包含一个具有用来输出直线运动的主动皮带轮的升降电机(2)，进行转数和行程测量的装置(16，18，19，22)，以及包含一个驱动调节装置，此装置包含一调节放大器(11，45)，转数和行程的给定值发送器(14)和实际值传送器(16，19，22)，所属的比较器(11，42)以及用于无冲击起动的调节装置(16，46，39)，它首先抑制起动冲击，然后按照预定的路径转数曲线进行调节，

其特征在于：预先设置一个具有可调乘法因子(m)的给定值倍增器(39)，它连接在一个给定值发送器(14)之后，用于给定值的暂时放大，并且通过一个开/关电路(46)与位于其上的过程控制器(21)和与一个运动探测器(16)相连，以将乘法因子(m)控制在≥的范围内；运动开始前，将乘法因子(m)从1调正到大于1(＞1)，在升降方向的运动开始时，又将该值从大于1(＞1)调正回到1，其中，在运动开始和m=1时，电机驱动力和不相等的重力的合力等于滑动磨擦力(B_G)。

2、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：

运动检测器（16）为一个高分辨率的，增量式发送类型的数字转速计。

3、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：

运动检测器（16）的检测途径是可调节的。

4、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特别在于：

给定值一倍增器（39）是一个乘法器。

5、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统统，其特征在于：

此给定值一倍增器（39）作为调节放大器（45）的积分单元被构成。

6、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：

乘法因子（m）可调节到任意大于1的值。

7、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置20电梯驱动系统，其特征在于：

在电梯室运动开始前的时间里，乘法因子（m）被调到＞1的时刻是可调节的。

8、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：

电梯室运动开始前的乘法因子（m）通过升降信号被调节到一个大于1的值。

9、根据权利要求1的带有无冲击起动调节装置的电梯驱动系统，其特征在于：

在现有的几个给定值/实际值反馈回路（85，86，87）里，给定值的暂时放大是在最外面的给定值/实际值反馈回路（87）中实现的。