DE3048536C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für ein von einem mit fester Drehzahl arbeitenden Wechselstrom-Asynchronmotor angetriebenes Aufzug-Hebewerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei älteren Fahrstuhl- und Aufzugsanlagen, deren Hebewerk mit fester Drehzahl arbeitet und eine mechanische Bremse umfaßt, wird die Kabine aus voller Geschwindigkeit mechanisch abgebremst. Dies bedeutet, daß der Abrieb der Bremsbeläge, speziell beim Bremsen aus Geschwindigkeiten von bis zu 0,7 m/s, ziemlich groß ist. Bei der mechanischen Abbremsung ist die Ausrichtgenauigkeit, d. h. die Genauigkeit mit der in der Anhalteebene angehalten wird, vergleichsweise gering; sie variiert z. B. um ±35 mm oder mehr. Ein derartiger Höhenunterschied zwischen dem Boden der Aufzugskabine und der Anhalteebene wirft speziell für Fahrgäste, die Rollstühle benutzen müssen, Probleme auf. In letzter Zeit haben Behörden und sonstige Institutionen in zunehmendem Maße Interesse für die Probleme von Behinderten gezeigt. In diesem Zusammenhang schreiben z. B. die schwedischen Bauvorschriften eine Abweichung von der Anhalteebene von höchstens ±10 mm vor. Diese Bauvorschriften verlangen außerdem eine Schwellenhöhe von höchstens 25 mm. Zur Verbesserung der Anhaltegenauigkeit und zur Verringerung von Verschleiß könnten die elektrodynamischen Bremseigenschaften eines mit zwei Drehzahlen arbeitenden Motors ausgenutzt werden. Die Kabine wird dabei angehalten, indem die Stromversorgung des Motors von dessen Hochdrehzahlwicklung auf seine Niedrigdrehzahlwicklung umgeschaltet wird, was in einem bestimmten Abstand von der Stoppebene erfolgt. Die Motorspeisung wird beendet, wenn die Kabinengeschwindigkeit etwa 0,2 m/s erreicht hat. Bei dieser Geschwindigkeit wird dann auf die mechanische Bremse umgeschaltet. Um die Nachteile einer ausschließlich mechanischen Bremseinrichtung zu vermeiden, muß der vorhandene, mit fester Drehzahl arbeitende Motor entweder mit einer zusätzlichen Feineinstellung ausgerüstet oder durch einen polumschaltbaren Motor ersetzt werden, was aus wirtschaftlicher Sicht unerwünscht ist.

Aus der DE-AS 21 02 583 ist eine Steueranordnung für ein von zwei Wechselstrom-Asynchronmotoren unterschiedlicher Polzahl angetriebenes Aufzug-Hebewerk bekannt, bei welchem der bei Annäherung an die Halteebene eingeschaltete langsamere Asynchronmotor mittels einer regelbaren Gleichstromquelle abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Aufzugs elektrodynamisch gebremst werden kann. Für die Regelung der Gleichstromquelle ist ein Komparator vorgesehen, der das von einem Tachogenerator des Motors gelieferte Geschwindigkeits-Istsignal mit einem Geschwindigkeits-Bezugssignal eines Funktionsgenerators vergleicht und die Gleichstromquelle entsprechend dem hierbei erzeugten Fehlersignal steuert. Der Funktionsgenerator erzeugt das Geschwindigkeits-Bezugssignal abhängig vom Annäherungsweg an die Halteposition des Aufzugs. Zu diesem Zweck sind längs des Aufzugswegs im Bereich jeder Halteposition eine Vielzahl Lagefühler angeordnet. Der Funktionsgenerator erzeugt abhängig von den Lagefühlern ein Bezugssignalmuster. Bei Erreichen der Halteposition wird eine mechanische Bremse ausgelöst, die ausschließlich Haltefunktion für den stillstehenden Aufzug hat. Abgesehen von dem durch die Lagefühler erhöhten Konstruktionsaufwand der bekannten Steueranordnung, kann der Aufzug bei zufälliger Überlastung nur unzureichend exakt positioniert angehalten werden.

Aus BBC Nachrichten Februar 1968, Jahrgang 50, Seiten 102 bis 109 ist ein drehzahlgeregelter Positionierantrieb insbesondere für einen Aufzug bekannt, bei welchem ein mit einem Drehstrommotor des Antriebs gekuppelter Tachogenerator ein Drehzahl-Istsignal erzeugt, welches von einem Vergleicher des Reglers mit einem Drehzahl-Bezugssignal eines Funktionsbildners verglichen wird. Der Funktionsbildner wird von einem Integrator gesteuert, der das Drehzahl-Istsignal des Tachogenerators in ein wegabhängiges Signal umrechnet. Der Funktionsbildner ermöglicht das Beschleunigen auf verschiedene Höchstgeschwindigkeiten und liefert sowohl beim Beschleunigen als auch beim Bremsen ein vom Weg abhängiges Bezugssignal. Dem Motor des bekannten Positionierantriebs ist wiederum eine ausschließlich als Haltebremse genutzte mechanische Bremse zugeordnet. Auch bei diesem bekannten Positionierantrieb kann der Aufzug bei zufälliger Überlastung nicht ohne Komforteinbußen exakt in die Halteposition hinein abgebremst werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steueranordnung für einen mit fester Drehzahl angetriebenen Aufzug anzugeben, die es einerseits erlaubt, den Aufzug mit hoher Geschwindigkeit und für die Fahrgäste komfortabler Verzögerung in einer vorbestimmten Halteposition anzuhalten und die andererseits trotz vergleichsweise geringem konstruktivem Aufwand die hohe Genauigkeit auch bei zufälliger Überlastung einhalten kann.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Steueranordnung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Steueranordnung wird die den Gleichstrom für die elektrodynamische Bremsung des Asynchronmotors liefernde Gleichstromquelle abhängig von einem Geschwindigkeits-Bezugssignal geregelt, welches mit wachsender Annäherung an die Halteposition proportional zum Annäherungsweg, d. h. im wesentlichen zeitlich linear, abnimmt. Ein solches Geschwindigkeits-Bezugssignal läßt sich mit vergleichsweise geringem Konstruktionsaufwand erreichen und führt zu einer gleichmäßigen Bremsverzögerung. Das Aufzug-Hebewerk umfaßt eine mechanische Bremsanordnung, über die es in der Halteposition arretierbar ist. Die mechanische Bremsanordnung wird erfindungsgemäß jedoch zusätzlich zum betriebsmäßigen Abbremsen des Aufzugs bei einer eventuellen Überlastung ausgenutzt. Die Bremsanordnung wird von einem Vergleicher gesteuert, der das Fehlersignal des elektrodynamischen Bremssystems mit einem Bezugssignal vergleicht, welches den Wert der maximal verfügbaren elektrodynamischen Bremsleistung repräsentiert. Hierdurch wird erreicht, daß die mechanische Bremsanordnung nur dann zum Einsatz kommt, wenn die elektrodynamische Bremswirkung infolge der Überlastung nicht ausreicht. Die erfindungsgemäße Steueranordnung sorgt dafür, daß die mechanische Bremsanordnung im Verlauf der Bremsverzögerung auch mehrmals gesetzt und wieder gelöst werden kann, wenn es die Bremssituation erfordert. Auch bei Überlastung des Aufzugs kann damit eine komfortable Verzögerungscharakteristik eingehalten werden, ohne daß die mechanische Bremsanordnung übermäßigem Verschleiß ausgesetzt ist.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektronischen Steueranordnung eines Aufzug-Hebewerks;

Fig. 2 Zeitkurven eines idealisierten Bremsvorgangs, wobei Fig. 2a den Verzögerungsweg S als Funktion der Zeit t beim Abbremsen aus 0,7 m/s zum Stillstand mit einer Verzögerung von 0,5 m/s² zeigt, Fig. 2b die Ausgangsspannung e _s eines Integrators zeigt, der ein der zurückgelegten Verzögerungsstrecke entsprechendes elektrisches Ausgangssignal liefert, und Fig. 2c in der oberen Hälfte der graphischen Darstellung die Ausgangsspannung e _v einer Vorrichtung zur Messung der Drehzahl und in der unteren Hälfte das Ausgangssignal einer ein Bezugssignal e _R liefernden und aus einer analogen Radizierschaltung bestehenden Vorrichtung veranschaulicht;

Fig. 3a eine graphische Darstellung des Ausgangssignals e _E eines Fehlersignalkomparators als Funktion der Zeit t;

Fig. 3b eine graphische Darstellung des Ausgangssignals einer Führungsoszillator-Thyristorsteuerung für den Bremsmagnetfluß in einer asynchronen Wechselstrommaschine und

Fig. 3c eine graphische Darstellung von Steuerimpulsen als Funktion der Zeit, die bei einem Vergleich zwischen der Führungsoszillatorspannung und dem Fehlerausgangssignal e _E erhalten werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Betriebssteueranordnung gemäß der Erfindung wird ein Kontakt S an der Fahrstuhlkabine in einer bestimmten Entfernung vor der vorgesehenen Anhalteebene geschlossen. Zwei als Schalter wirkende Feldeffekttransistoren F₁ und F₂ gehen dabei in den Sperrzustand über, und die durch Widerstände R₁ und R₂ bestimmten Ausgangsspannungen eines Integrators 2 beginnen von dieser Anfangs-Ausgangsspannungsgröße (10 V) entsprechend folgender Gleichung abzufallen:

in welcher e _tacho die Ausgangsspannung eines mit der Antriebswelle des Fahrstuhlmotors verbundenen Drehzahlgebers 1 und RC die Zeitkonstante des Integrators 2 bedeuten. Die Ausgangsspannung des Integrators 2 entspricht der Strecke, welche die Kabine während der Verzögerung zurücklegt, weil folgende Beziehung gilt:

in welcher s die Bremsstrecke und t _r die Verzögerungszeit bedeuten. Die Geschwindigkeit der Kabine v(t) entspricht e _tacho (t). Eine konstante Verzögerung ist wünschenswert. Der in Abhängigkeit von der Zeit t durchlaufene Weg s ist für eine konstante Verzögerung in Fig. 2a dargestellt. Wenn die Verzögerung konstant ist, d. h. die Bremskraft konstant ist, liefert der Integrator 2 das in Fig. 2b gezeigte Ausgangssignal e _s mit einer Anfangsgröße von 10 V. e _s ist eine Funktion zweiten Grades bezogen auf die Zeit t. Um dieses Signal als Geschwindigkeits-Bezugssignal nutzen zu können, wird in einer Radizierschaltung 3 (Fig. 1) e _s (t) in eine lineare Funktion e _R (t) gemäß Fig. 2c (unten) umgewandelt. Das Signal e _R (t) wird über ein Filter R₃, C₁, R₄ an den Eingang eines Steuerverstärkers A 1 mit Rückkopplungsschaltung R 6, C 3, C 4 angelegt. Das Ausgangssignal e _r des Drehzahlgebers 1 wird durch einen Spannungsteiler P₁ über ein Filter R 7, C 2, R 8 an denselben Eingang angelegt, wobei das Drehzahlgebersignal e _r so eingestellt wird, daß seine Größe im Augenblick des Abbremsens der Größe des Ausgangssignals e _R der Radizierschaltung 3 entspricht.

Falls e _V =-e _R ist und die Summe der Widerstände R₃ und R₄ der Summe der Widerstände R₇ und R₈ gleich ist, entspricht der resultierende Strom im Operationsverstärker A₁ der Größe "0", wobei das Ausgangssignal des Operationsverstärkers A₁ durch einen Widerstand R₅ und die Einstellung eines Potentiometers P₂ bestimmt wird. Im Augenblick des Bremsbeginns besitzen e _R und e _V dieselbe Größe. Wenn das Drehzahlgebersignal e _v nach einigen Millisekunden eine die integrierte Geschwindigkeitsgröße geringfügig übersteigende Größe besitzt, erscheint am Proportional-Integral- bzw. Operationsverstärker A₁ eine positive Differenz-Integrationsspannung. Infolgedessen fällt dessen Ausgangsspannung e _E ab (vgl. Fig. 3a), so daß am Steueranschluß eines Thyristors Th, der mit der Motorwicklung L des Antriebsmotors in Reihe geschaltet ist, eine zunehmende Zahl von Steuerimpulsen e _p (vgl. Fig. 3c) erhalten wird. Eine Zunahme der Zahl der dem Thyristor Th zugeführten Steuerimpulse e _p ergibt einen vergrößerten Bremsstrom zur Motorwicklung L und mithin eine erhöhte Verzögerung. Eine übermäßig große Verzögerung resultiert andererseits in einem negativen Eingangssignal zum Verstärker A₁, so daß der der Motorwicklung L zugeführte Bremsstrom verringert wird. Auf die vorstehend beschriebene Weise wird die Verzögerung unabhängig von der Belastung der Fahrstuhlkabine im wesentlichen konstant gehalten.

Bei bestimmten Hebewerken reicht wegen der lastbezogenen Nennausgangsleistung des Antriebsmotors die Gleichspannungs-Abbremsung für schwerere Lasten nicht aus. Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Vergleichsverstärker A₂ gelöst, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Operationsverstärkers A₁ verbunden ist, während sein anderer Eingang an einem durch ein Potentiometer P₃ bestimmten Spannungspegel entsprechend der höchsten verfügbaren elektrodynamischen Bremswirkung durch die Gleichspannung liegt. Die gewünschte Verzögerungskurve kann dabei durch gleichzeitige mechanische und elektrodynamische Abbremsung erzielt werden. Die Betätigung der mechanischen Bremse erfolgt durch Schließen des Schalters S₁.

Wenn sich die Kabine der Anhalteebene in einem gemäß Fig. 2a idealen Zeitverlauf nähert, wird der Thyristor Th gesperrt, sobald eine vorbestimmte niedrige Geschwindigkeit erreicht ist, die durch einen Vergleichsverstärker A₄ bestimmt wird, dessen Ausgang über eine Diode D₄ und einen Widerstand R₁₀ mit dem Ausgang eines ein Sägezahnsignal e _o liefernden Sägezahngenerators 4 verbunden ist. Der eine Eingang des Verstärkers A₄ ist mit dem Drehzahlgeber 1 verbunden, während sein anderer Eingang an einen Spannungsteiler R₁₁, R₁₂ angeschlossen ist. Wenn der Verstärker A₄ umschaltet, wird der Motor über einen Schalter S₂ abgeschaltet, wobei auch die Zufuhr des Eingangssignals zum Verstärker A₃ beendet wird. Die Feststellbremsung der Fahrstuhlkabine erfolgt in einem Abstand von 5 mm vor der Anhalteebene, sofern ein niedriger Wert e _s von einem Vergleichsverstärker A₅ abgegriffen wird, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Integrators 2 verbunden ist, während sein anderer Eingang an einem Spannungsteiler R₁₃, R₁₄ liegt. Das Ausgangssignal dieses Spannungsteilers bestimmt den Sperr- bzw. Feststellpunkt. Wenn der Komparator bzw. Vergleichsverstärker A₅ umschaltet, wird der Schalter S₃ zur Betätigung der Feststellbremse aktiviert.

Durch die Erfindung wird somit eine Betriebssteueranordnung für Fahrstuhl- und Aufzugsanlagen mit elektrodynamischer Abbremsung geschaffen, wobei diese Vorrichtung mit dem Hebewerk vorhandener Fahrstuhl- oder Aufzuganlagen verbindbar ist. Die Betriebssteueranordnung ist für mit Festdrehzahl arbeitende Wechselstrom-Asynchronmotore vom Kurzschlußtyp vorgesehen und verbessert die Genauigkeit des Stoppens an der Anhalteebene bei Herabsetzung von Bremsenverschleiß. Diese Betriebssteueranordnung kombiniert elektrodynamische Abbremsung mit mechanischer Abbremsung, wobei die Steuerung über eine Bezugsspannung erfolgt, die von einem durch ein drehzahlmessendes Element gelieferten Signal abgeleitet wird.

Claims (1)

1. Steueranordnung für ein von einem mit fester Drehzahl arbeitenden Wechselstrom-Asynchronmotor (L) angetriebenes Aufzug-Hebewerk, das mittels einer mechanischen Bremsanordnung in einer Halteposition arretierbar ist,
   mit einer regelbaren Gleichstromquelle (Th) für die elektrodynamische Bremsung des Asynchronmotors (L) bei Annäherung des Aufzugs an die Halteposition,
   mit einer bei der Annäherung an die Halteposition ein vom Annäherungsweg abhängiges Geschwindigkeits-Bezugssignal (e _p ) erzeugenden Bezugssignaleinrichtung (2, 3), mit einem die Fahrgeschwindigkeit des Aufzugs messenden Geschwindigkeits-Signalgeber (1), der ein der Fahrgeschwindigkeit entsprechendes Geschwindigkeits-Istsignal (e _v ) erzeugt,
   mit einem das Geschwindigkeits-Bezugssignal (e _R ) mit dem Geschwindigkeits-Ist-Signal (e _v ) vergleichenden, ersten Vergleicher (A 1) zur Erzeugung eines Fehlersignals (e _E ) für die Regelung der Gleichstromquelle (Th),
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Bezugssignaleinrichtung (2, 3) einen das Geschwindigkeits-Istsignal des Geschwindigkeitssignalgebers (1) zeitlich integrierenden Integrator (2) und einen dem Integrator (2) nachgeschalteten Radizierer (3) aufweist, und
   daß die mechanische Bremsanordnung von einem zweiten Vergleicher (A 2) steuerbar ist, der das Fehlersignal des ersten Vergleichers (A 1) mit einem entsprechend der maximal verfügbaren elektrodynamischen Bremsleistung bemessenen Bezugssignal (aus P 3) vergleicht, derart, daß das Aufzug-Hebewerk während der Annäherung an die Halteposition zusätzlich zur elektrodynamischen Bremsung gleichzeitig auch mechanisch bremsbar ist.