DE1756500A1

DE1756500A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrstuhles beim Bremsen

Info

Publication number: DE1756500A1
Application number: DE19681756500
Authority: DE
Inventors: Virkkala Dipl-Ing Vilkk Antero; Kaehkipuro Dipl-Ing Matti
Original assignee: Kone Corp
Current assignee: Kone Corp
Priority date: 1968-03-08
Filing date: 1968-05-30
Publication date: 1970-04-16
Also published as: FI43225B; FR2003514A1; FI43225C; US3631326A

Description

ORIGINAL

Diet· Xerox-Kopi·

Anmelder: nil* al« Original ludv/igshafen a.Rh., 27. 5. 1963

Kone Osakeyhtiö ⁸ P 4549 Fjr/hdf Helsinki / Pinnland ι η ζ c ς ο η

Karvaaraokuj a 4 I / O D O υ υ

Vertreter:

Patentanwalt

Dipl.-Ing. Adolf H. Fischer

Ludwigshafen a.Rh.

Rlchard-Wagner-Straße 22

Verfahren und Vorrichtung zum Regel: der Geschwindigkeit eines Fahrstuhl; heim Bremsen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrstuhls beim Bremsen und - · besteht dabei darin, daß als Sollwert der Regelvorrichtung diejenige konstante Verzögerung verwendet wird, die erforderlich ist, um den Fahrstuhl auf gewünschter Höhe zum Stillstand zu bringen und daß dieser Sollwert in Kontrollpunkten direkt proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit des Fahrstuhls und umgekehrt proportional zum Abstand des Kontrollpunkts von der gewünschten Anhalthöhe definiert v/ird.

Ein erfindungsgemäßer Verfahrensschritt besteht darin, daß die Definition des Sollwerts erneut wenigstens einmal während eines jeden Bremsvorgangs in einem gewissen Kontrollpunkt geprüft und berichtigt wird.

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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung geht nan so vor, daß als Sollwert eine zu der bestimmten Verzögerung analoge Spannung dient, die während der Dauer des Breasvorgangs in einem Kondensator gespeichert wird.

Ein weiterer erfindungsganaßer Verfahrensschritt besteht darin, daß die Spannung de3 Kondensators erzielt wird durch Abziehen von der der Geschwindigkeit des Fahrstuhls proportionalen MeSspannung einer mittels einer Zenerdiode od. dgl. erzeugten konstanten Spannung, deren Größe so gewählt ist, daß in normalen Arbeitsbereich die Spannung näherungsweise dem Quadrat der Geschwindigkeit proportional und dem noch übrigen Bremsweg umgekehrt proportional wird.

Wenn ein Fahrstuhl eine Geschwindigkeit von höchstens 0,5 bis 1 Meter pro Sekunde hat,* kann er hinreichend schnell und genau mittels verhältnismäßig einfacher Brerasverfahren zum Stillstand gebracht werden. Bei schnelleren Fahrstühlen ist es jedoch notwendig, sich einer in dieser oder jener Weise geregelten Bremsung zu bedienen, wobei man die Bremskraft stetig in Abhängigkeit von der Belastung des Fahrstuhls, von seiner Geschwindigkeit und dgl. regeln können muß. Ss sind eixe Anzahl stetig regelbarer Bremsvorgänge bekannt, wie beispielsweise die Wirbelstrombremse, das Bremsen eines Kurzschlußläufermotores (Asynchronmotor) durch Speisen des Stators mit regelbarem Gleichstrom, das Regeln einer elektromagnetisch gesteuerten Bremse mittels eines Magnetisierungsstrome oder ein Leonardsystem.

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Die praktischen Anwendungen dieser und anderer entsprechender Verfahren bei Fahrstühlen unterscheiden sich noch je nachdem, auf welche VTeise die Steuerung der Bremskraft von der Geschwindigkeit, der Last und dem Ort des Fahrstuhls in Abhängigkeit gebracht worden ist. Gute Ergebnisse sind in der Prnxis insbesondere mit solchen Systemen erzielt vc^den, die im Prinzip als Geschwindigkeitsregelurgai'rbeiten und bei denen sich der Geschwindigkeits-Sollwert iia Regelsystem stetig als Funktion des noch übrigen Bremswegs ändert. Diese Systeme haben jedoch den Nachteil, da2 die den stetigen Geschwindigkeits-Sollwert als Funktion des VTege liefernde Apparatur kompliziert, kostspielig und oft nicht sehr betriebssicher ist.

Eine erfindungsgenäße Vorrichtung zun: ^Durchführen des Verfahrens besteht darin, daß eine Anzahl vor. Geräten zur Kontrolle der jeweiligen Stellung der Kabine Je Haltebiihne vorgesehen ist, die mit einer Vorrichtung, die die erforderliche Verzögerung ausrechnet unl nie als Richtwert für einen RegelverstHrker speichert, verbunden ist, wobei die Vorrichtung und der Resolver stärker an einen Tachometergenerator des Fahrstuhlantriebsnotors elektrisch angeschlossen sind.

Sine erfindur»£sge:2äße 3?.uforn sieht vor, da.? die Vorrichtung zuc: Ausrechnen der Verzögerung hauptsächlich aus einem Operationsverstärker, der zusagen cit einer Zenerdiode die erforderliche Verzögerung ausrechnet, und eines Analogiespeicher, der die "'."erte der Verzögerung speichert, besteht.

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Im Vergleich zu den bekannten Systemen besitzt die erfindungngemäße Lösung folgende Vorteile:

Als genaue Angabe über den Ort des Fahrstuhls genügt eine momentane, punktmäßige Information, noroalerweise in zwei bis drei Punkten, vor jeder Haltebühne. Ein solches Ortssignal wird mittels konventioneller Standardvorrichtungen außerordentlich betriebssicher und mit geringem Kostenaufv;and erzielt.

Die Hogelung der Verzögerung läßt sich regeltechnisch leichter stabil gestalten als z.B. Regelung der Geschwindigkeit oder des Ortes. Das System gestaltet sich demgemäß hinsichtlich der Stabilisiervorrichtungen einfach.

'•'eitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der .; folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ,_:,,,

in Verbindung mit den Zeichnungen und den Ansprüchen. Es zeigen, in scheaatischen Skizzen,

Figur 1 eine Darstellung der zum Fahrstuhl-

Antriebssysten gehörenden Teile,

Figur 2 ein Blockschaltbild des in Figur 1

dargestellten Heglers,

Figur 3 eine grafische Larsteilung der Änderung

der Geschwindigkeit als Funktion der Zeit bei einen nach der vorliegenden Erfindung gebremsten FahrstüiL und

Figur 4 eine graphische Darstellung der "benötigten Verzögerung als Funktion dor Anfangsgeschwindigkeit, wenn der Brecswej bis zum Stillstand einer "bekannten Strecke gleich ist.

Sie Hauptbestandteile des in Figur 1 dargestellten Fahrstuhl-Antriebssystems besteht hauptsächlich aus einer Fahrstuhlkabine 1 mit einem Gegengewicht 2, einem Schneckengetriebe 3, einem Antriebsmotor TI sowie einem tachometergenerator TG. Q?1 bis T4 sind Geräte zur Kontrolle des Ortes der Kabine 1, in dem vorliegenden Fall vier, je Haltebühne. In der Zeichnung sind nur die zu einer einzigen Haltebühne gehörenden Geräte eingezeichnet.

• *

Mit dem Bezugszeichen 4 ist eine*Vorrichtung bezeichnet, die die erforderliche Verzögerung ausrechnet und sie als Richtwert für einen Receiverstärker 5 speichert. Der Regelverstärker 5 mißt die tatsächliche Verzögerung des Fahrstuhls anhand der Spannung des Tachometergenerators TG und vergleicht sie mit dem von der Vorrichtung 4 gelieferten Richtwert. Ein Leistungsverstärker 6 steuert die Verzögerung des Fahrstuhls.

Zu dem Fahrstuhl gehört eine konventionelle mechanische Haltebremse, die der Einfachheit halber in Figur 1 nicht dargestellt ist.

Tn dem vorliegenden Beispiel wird der Fahrstuhl in bekannter ^T'/eise gebremst, indem eine geeignete Statorwiciaurr: des Kurz Schlußläufern ο tors mit Gleichstrom

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gespeist wird. Anstelle dieser Anordnung kann auch
irgendeine andere bekannte Brerasmethode verwendet
werden.

Die Hauptbestandteile, des.Regelsystem? sind näher in
Figur 2 dargestellt, wo die folgenden Vorrichtungen
zu sehen sind;

TG Tachoraetergenerator ■

V₁ Operationsverstärker, der zusammen mit der Zenerdiode Z₁
die erforderliche Verzögerung ausrechnet

M₁ Analogiespeicher, der die besagte Verzögerung
speichert. V₁, Z₁ und M₁ entsprechen somit der
Vorrichtung 4 in Figur 1

Rp bis Rr Widerstände, welche die von V₁ gelieferte Spannung geeignet modifizieren

Vp Operationsverstärker, der von den Widerständen Rg und Rg. ν eine der Differenz zwischen der Verzögerung und den ^_n RichVert entsprechende Spannung abgreift und diese :>·ο in geeigneter Form an die Zündeinheit PM weitergibt _;ri

PM, TS Thyristorbrücke und die von dieser benötigte .:;i"i Zündeinheit. Der von der Brücke gelieferte Gleichstrom,rk wird in diesem Falle einer geeignetenrBreraswiellii^ . '
im Fahrstuhlmotor zugeführt. , : e.M . : ^ ^ :^v

Den Verlauf der Verzögerung zeir^ ira Prinzip Figur 3. Der
Fahrstuhl nähert sich mit der Geschwindigkeit ν dem
Geschoß, in dem er anhalten soll. Zum Zeitpunkt t

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trifft er in dem Kontrollpunkt T₁ (Figur 1) ein, wo die Verzögerung beginnt. Die vorerwähnten Vorrichtungen raessen hierbei rasch die Geschwindigkeit ν des Fahrstuhls und bilden in weiter unten eingehender beschriebener Weise einen Näherungswert der erforderlichen Verzögerung a^ = ν ?/2S. Eine diesem Näherungswert verhältnisgleiche Spannung wird in den Kondensatoren C₁ und C_ gespeichert, von wo die Transistoren Tr₁ und Tr« dieselbe repetieren, so daß an Emitter vor. Tr₂ an der Polklemme des Widerstands Rg eine gleichgroße Spannung besteht. Der Transistor Tr₁ bewirkt jedoch eine derrcaöen geringe Belastung der Kondensatoren, daß sich deren Spannung nicht wesentlich ändert, ehe eier Fahrstuhl am nächsten Kontrollpunkt Tp anlangt. Die übrigen schon in Vorstehenden beschriebenen, zu::: System gehörenden Vorrichtungen bewirken nun, d.i.? der Fahrstul mit der konstanten Verzögerung a„ vorzögert wird. Wenn der Fahrstuhl dann ir. Kontrollpunkt' T₀ eintrifft, wird mittels der vorcecchrieoor.or. Vorrichtungen abernals rasch der Wert der erforderlichen Verzögerung a₂ = v₂2/2S₂sebildet.

Infolge der Xe3- und Regelfehler, die in; Intervall T₁-Tp stattgefunden haben, ist a«.in der Rejel nicht genau gleich a,., weshalb sich in der Verz'-gerur.fskurve des Fahrstuhls ein geringer Knick ergibt, eiehe Figur 3. Falls die Vorrichtungen jedoch r.'i3i- jut einjustiert sind, ist der Knick in der Fahrstuhlkabine nicht spürbar. Hierauf übt auch der Widerst-incL R. einen Siftflu? aus. Während sich ic Kontrollpunkt die Spannung an Kondensator C₁ rasch ändert, folg-: die Spannung von C₂ dieser wegen der Zeitkonstante CpH.. tnit einer gewissen Verzögerung, wozit auch die Änderung

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der Verzögerung a_es Fahrstuhls ia Verlauf einer kleinen endlichen Zeitspanne und nicht ruckartig erfolgt.

Lr.s endgültige Anhalten dea Fahrstuhls geschieht je nach dem Bremssystem auf etwas unterschiedliche '.'eise. In vorliegenden Beispiel wird das Gleichstrombrerasraoroent des Motors sehr gering, wenn sich die Geschwindigkeit dem V/ert Null nähert. Das Regelsystem schafft zu Beginn irorapenoation hierfür, indem es den "agnetisierungsstrom steigert, bis die verfügbare Spannung nicht mehr ausreicht. Hernach l'luft der Motor unter Umständen unter Zug der Last noch mit sehr geringer Geschwindigkeit v/eiter, bis die Haltebrexpe angreift. In vielen Fällen kommt der Fahrstuhl jedoch schon während des Brebsens mit dem "otor zuc völligen Stillstand, da die Geschwindigkeit des Schneckengetriebes so gering wird, da3 der Slfilc verschwindet und da3 Getriebe selbsthaltend wird. Die Haltobremce wird z.B. mittels eines gewöhnlichen Zeitrelais gesteuert, so daß sie sich in vorgeschriebener Zeit nach Passieren des Kontrollpunkts T« schlieft. Selbst wenn der Fahrstuhl nicht vor Ansprechen der Bremse vollends zum Stillstand kommen sollte, ist es ein Leichtes, die Eriechgeschv/indigkeit und -zeit so gering zu machen, daJ3 ein lästiger Ruck oder Ungenauigkeit im Anhalten vermieden wird.

Je nach der Geschwindigkeit des Fahrstuhls und der benötigten Anhaltsgenauigkeit kann eine Kontrolle der Verzögerung noch in einem oder zwei v/eiteren Punkten in gleicher 'ieise wie ia Punkt T₂ angeordnet werden.

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Die ^rtrt, in welcher der Sollwert der Verzögerung gebildet wird, dürfte auch einige Beachtung verdienen. Hinsichtlich der erforderlichen Verzögerung gilt die aus der Mechanik bekannte, reit konstanter Verzögerung verknüpfte Gleichung a = v2/23, worin ν die Geschwindigkeit im Kontrollpunkt und S der Bremsweg, oder im vorliegenden Fall der konstante Abstand zwischen dem Kontrollpunkt und der Haltebühne ist,

Die -graphische Darstellung a in Figur 4 gibt diesen Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit und der erforderlichen Verzögerung wieder. Der Punkt A bezeichnet die Nenngeschwindigkeit und Verzögerung, die beim Eintreffen des Fahrstuhls im Kontrollpunkt zu erwarten sind. Falls der Fahrstuhl mit zu großer oder zu kleiner Geschwindigkeit im Kontrollpunkt angelangt, so ergeben sich die entsprechenden tatsächlichen und erforderlichen Werte der Geschwindigkeit und der Verzögerung anhand der zu den Punkten C bzw. gehörigen Werte von a in Figur 4. Man sieht, daß, da es sich in den Kontrollpunkten nur um eine geringfügige Verschiebung handelt, die Kurve a durch ihre Tangente D-E ersetzt werden kann, ohne daß ein merklicher Fehler begangen wird.Die Rechenweise nach der Tangente ergibt sich nach Figur 1 und 4 mit Hilfe des addierenden Operationsverstärkers V₁ und der Zenerdiode Z₁.

In Figur 4 ist die Gerade b eingezeichnet, welche die AusgangsSpannung des Operationsverstärkers V₁ darstellt. Mittels der Schaltungskonstanten, insbesondere des Widerstands Rg oder R-, ist Parallelität der

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Geraden b mit der gewünschten Parabeltangente erzielt worden. Die Spannung, welche der Kondensator C₁ erhält, ist gleich der Ausgangsspannung des Verstärkers un die konstant bleibende Spannung der Zenerdiode vermindert und sie fällt somit mit der gewünschten Tangente zusammen, wie man aus Figur 4 ersieht.

Das im Regelsystem notwendige Verknüpfen der Weg- und Geschwindigkeitsgrößen S und ν mit den ihnen analog entsprechenden Stromkreisgrößen kann auf viele Weisen geschehen, je nach den gewählten Spannungen. Sine Arbeit dieser Art ist an sich einfach und bekannt und wird daher hier nicht beschrieben. Wesentlich ist jeäooh, daß im Punkt Tp ν und S gänzlich andere Werte haben als im Punkt T₁ des Verzögerungsbeginns. Vor 3eginn der Verzögerung v/aren die Kontakte K^ und K» geschlossen, womit der Kondensator C₁ auf eine von der Geschwindigkeit'.ν und vom Widerstandsverhiltnis R- : Rp abhängige Spannung aufgeladen worden ist, die eben der gewünschten ersten Verzögerung entspricht. Bei Beginn der Verzögerung öffnen sich diese Kontakte, aber die Spannung am Kondensator bleibt so gut wie unverändert. Its Kontrollpunkt T_? schließen sich die Kontakte Kp und K- kurzzeitig mit der Wirkung, daß die Spannung des Kondensators auf den der Geschwindigkeit V₂ im Kontrollaugenblick sowie dem Widerstandsverhältnis Rc:R* entsprechenden Wert korrigiert v/ird. Durch geeignetes Justieren des Widerstands R_ kann man nun .bewirken., >

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daß die Schaltung mit dem neuen Wert des Bremsweges S und der kleineren Fahrstuhlgesehwindigkeit richtig arbeitet. Der Kondensator Cg ist klein ins Vergleich zu C₁

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und die langsame übertragung der Spannung:: änderung auf Ο« verursacht d in der Spannung von

auf Ο« verursacht deshalb keine störende

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Claims

Pa tentansprüche

1.J Verfahr en", zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrstuhls beim Bremsen, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollwert der Regelvorrichtung diejenige konstante Verzögerung verwendet wird, die erforderlich ist, um den Fahrstuhl auf gewünschter Höhe zua Stillstand zu bringen, und daß dieser Sollwert in Kpntrollpunkten direkt proportional zum Quadrat der, Geschwindigkeit des Fahrstuhls und ungekehrt proportional zum Abstand des Kontrollpunkts von der gev/ünschten Anhalthöhe definiert v/ird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, άι2 die Definition de3 öollv.'cr»s eraeut wenigstens eimr.il v/Hhrend eines jeden Bremsvorgangs in einem gewissen Kontrollpunkt geprüft und berichtigt v/ird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als ^ollwert eine zu der bestimmten Verzögerung analoge Spannung dient, die während der Dauer des Bremsvorgangs in einem Kondensator gespeichert v/ird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des Kondensators erzielt wird durch Abziehen von der der Geschwindigkeit des Fahrstuhls proportionalen "eßspannung einer mittels einer Zenerdiode od. dgl. erzeugten konstanten Spannung, deren Größe so gewählt ist, daß im normalen Arbeitsbereich die Spannung näherungswei3e dem Quadrat der Geschwindigkeit proportional und dem noch übrigen Bremsweg umgekehrt proportional wird.

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Vorrichtung sura Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Geräten ("^ bis T.) zur Kontrolle der jeweiligen Stellung der Kabine (i) je Haltebühne vorgesehen ist, die rait einer Vorrichtung (4), ^^ie 3i^e erforderliche Verzögerung ausrechnet und sie als Richtwert für einen Regelverstärker (5) speichert, verbunden ist, wobei die Vorrichtung (4) und der Regelverstärker (5) ?n einen Tachoraetergenerator (TG) des FahrstuHnntriebs-Ti5O₄tors (M) elektrisch angeschlossen sind.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (4) zun Ausrechnen der Verzögerung hauptsächlich aus einen Operationsverstärker (V..), der zusammen mit einer Zenerdiode (Z.) die erforderliche Verzögerung ausrechnet, und einem,_ Analogiespeicher (M₁), der d'ie Werte der Verzögerung speichert, besteht.

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