ES2271686T3 - Determinacion de masa para controles automaticos de puerta corrediza y levadiza. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para configurar una unidad de control de puerta (1) de un sistema de puerta (3), moviéndose el sistema de puerta (3) por medio de un dispositivo de accionamiento (2) eléctrico, en donde para configurar la unidad de control de puerta (1) se establece automáticamente la masa (mges) del sistema de puerta (3), en donde el sistema de puerta (3) se acelera de forma regulada para establecer la masa (mges) del sistema de puerta (3) durante el menos un recorrido controlado y a continuación se vuelve a detener, caracterizado porque en el dispositivo de accionamiento (2) se prefija la tensión de motor (UM), en donde para la aceleración regulada o la nueva detención del sistema de puerta (3) se aumenta o reduce linealmente la tensión de motor (UM), y se determina la masa a partir de datos aquí determinados.

Description

Determinación de masa para controles automáticos de puerta corrediza y levadiza.

La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para controlar un sistema de puerta accionado eléctricamente por medio de una unidad de control, que se auto-configura, moviéndose el sistema de puerta por medio de un dispositivo de accionamiento electrónica.

Los sistemas de puerta que se mueven por medio de dispositivos de accionamiento eléctricos y en especial automáticamente, es decir, por ejemplo puertas corredizas o puertas levadizas automáticas, están sometidas a normas internacionales como por ejemplo la CSA B44-M94, CEN EN81:1:1985, ASME A17.1-1996 o ASME A17.1-2000, en las que se determina en otras cosas la máxima energía admisible para tales sistemas de puerta.

El documento EP 0 848 309 A1 describe un dispositivo para vigilar y limitar la fuerza de cierre estática de una puerta, que se mueve por medio de un motor de accionamiento. Un dispositivo de control como el que se describe en el documento EP 0 848 309 A1, no sólo causa una elevada complejidad de mantenimiento y los costes ligados a ello, sino también la instalación y adaptación del dispositivo de control a un sistema de puerta, por ejemplo a un sistema de elevador, ha demostrado que consume mucho tiempo y es muy costoso.

La invención se ha impuesto por ello la tarea de poner a disposición un procedimiento y un dispositivo de la clase citada al comienzo, de tal modo que se evitan los inconvenientes descritos al comienzo y se optimizan dispositivos o procedimientos actuales, en especial con relación al consumo de tiempo necesario para la instalación o el mantenimiento del sistema de puerta y a los costes ligados a ello.

Esta tarea es resuelta conforme a la invención por medio de que para la configuración de la unidad de control de puerta se establece automáticamente la masa del sistema de puerta, en donde el sistema de puerta se acelera de forma regulada durante el menos un recorrido controlado y a continuación se vuelve a detener, prefijándose la tensión del motor del dispositivo de accionamiento. De este modo se asegura que para cualquier tipo de sistema de puerta equipado con una unidad de control conforme a la invención se garantice que sólo se accione cuando, en especial mediante normas internacionales, no se superen las máximas velocidades de cierre admisibles antes descritas y la máxima energía cinética admisible del sistema de puerta. Mediante la determinación de masa automática se reduce considerablemente la complejidad de instalación del sistema de puerta y también se mejora la seguridad del sistema de puerta, ya que incluso antes de acoger el modo normal de funcionamiento se garantiza automáticamente que no se superen los valores límite relevantes para la seguridad. Se ahorran también costes en especial por medio de que, por medio de la invención, se reduce considerablemente la complejidad de adaptación de la unidad de control de puerta a diferentes motores y mecánicas de puerta.

De forma ventajosa se prefija la tensión del motor del dispositivo de accionamiento por medio de modulación en anchura de impulsos. De este modo puede determinarse de forma muy precisa la aceleración del sistema.

De forma ventajosa se usan el rozamiento en el sistema, uno o varios contrapesos y la tensión eléctrica del dispositivo de accionamiento como parámetros de entrada para la determinación de masa automática. Sin embargo, para calibrar el rozamiento debe ser lo más despreciable posible. Dado el caso se utilizan como magnitudes de entrada adicionales el tiempo, la velocidad momentánea y la velocidad inicial de una rampa de aceleración prefijada con ventaja mediante la modulación en anchura de impulsos. De este modo es posible calcular la masa inerte efectiva del sistema, en cualquier momento de la rampa de aceleración.

Para determinar la masa se lleva a cabo ventajosamente un recorrido de cierre y otra de apertura. Por medio de que de este modo se materializan dos determinaciones de masa, pueden compensarse contrapesos con el cálculo.

Los recorridos de determinación de masa comienzan y finalizan ventajosamente en una posición de reposo. Sin embargo, una posición de reposo no es sólo la posición de puerta del sistema de elevador, (casi) abierta por completo o (casi) cerrada por completo. Cualquier otra posición del sistema de elevador debe considerarse igualmente una posición de reposo, siempre que el sistema de puerta no se mueva hasta la posición correspondiente de la forma más amplia.

Para que las componentes de rozamiento del sistema de puerta puedan despreciarse de la forma más amplia durante la calibración, es especialmente conveniente comenzar y finalizar los recorridos de determinación de masa con una velocidad lenta, es decir, una velocidad extraordinariamente baja.

El recorrido controlado del sistema de puerta presenta ventajosamente al menos dos fases, determinándose durante una primera fase a velocidad constante el rozamiento del sistema y después, durante una segunda fase a aceleración constante, por medio de una velocidad momentánea del sistema, la masa del sistema. De este modo puede mantenerse, en el caso de la determinación de masa, una tolerancia buscada del 20% o menos.

El uso de un dispositivo conforme a la invención es sobre todo extraordinariamente ventajoso cuando el sistema de puerta a controlar presenta al menos dos componentes de puerta, que están unidos por medio de un dispositivo mecánico para la transmisión de fuerza, por ejemplo una correa dentada, al dispositivo de accionamiento.

Se deducen ventajas y detalles de la invención de la siguiente descripción de un ejemplo de ejecución, con base en los dibujos y en conexión a las reivindicaciones subordinadas.

Con ello muestran

la figura 1 un esquema de conexiones en bloques del control de elevador y

la figura 2 un sistema de elevador.

La figura 1 muestra un control de elevador conforme a la invención, estando unida la unidad de control de puerta 1 al dispositivo de accionamiento 2. El dispositivo de accionamiento 2, con preferencia un motor eléctrico, está unido al sistema de puerta 3. Por medio de una unión con preferencia positiva de forma de los componentes 2 y 3, se hace posible determinar el movimiento de puerta por ejemplo mediante la medición de las revoluciones del motor. Esta unión está configurada por ejemplo de tal modo, que dos componentes de puerta 5, como se han representado en la figura 2, que forman parte del sistema de puerta 3, están unidos por medio de una correa dentada al piñón de motor del dispositivo de accionamiento 2. Un terminal manual 4 está unido a la unidad de control de puerta 1. Los componentes 1, 2 y 4 pueden enviarse entre ellos señales de medición o control. Por medio del terminal manual 4 puede llevarse a cabo, dado el caso con el uso de una herramienta de mantenimiento en la unidad de control de puerta 1, preajustes por ejemplo mediante la introducción de parámetros o bien leerse valores en la unidad de control de puerta 1. Los posibles datos del motor del dispositivo de accionamiento 2 están archivados ventajosamente en una unidad de memoria de la unidad de control de puerta 1.

La figura 2 muestra un dispositivo de elevador en el que se usa un control de puerta conforme a la invención. La unidad de control de puerta 1, representada sólo esquemáticamente, está unida a su vez al dispositivo de accionamiento 2 y al terminal manual 4. Tanto el dispositivo de accionamiento como la unidad de control de puerta 1 están unidos al sistema de puerta 3, que se compone aquí de una puerta de cabina 5 de dos piezas y de los contrapesos 7. Una o varias puertas de caja 6 ejecutadas por ejemplo en dos piezas, que están aplicadas a diferentes pisos, son por ejemplo en dependencia de la posición de la cabina de elevador 8 al menos componentes temporales del sistema de puerta 3 y están unidas en especial mecánicamente a la puerta de cabina 5. Aparte de la puerta de cabina 5 y de los contrapesos 7, también el dispositivo de accionamiento 2 está unido con ventaja fijamente a la cabina de elevador 8. También la unidad de control de puerta 1 está unida con ventaja a la cabina de elevador 8.

En las puertas 5 y 6, compuestas en cada caso de dos componentes, se han previsto por ejemplo avisadores o barreras ópticas para abrir las puertas. La máxima energía cinética admisible del sistema de puerta debe ser con preferencia entre 9,49 julios y 10 julios, cuando la puerta contiene un avisador o una barrera óptica para abrir la puerta. Si no está activado ningún dispositivo de apertura, la máxima energía cinética admisible debe ser de entre 3,39 julios y 4 julios. La máxima velocidad admisible del sistema de puerta depende de la masa del sistema y de la energía cinética.

En especial se influye en la determinación de masa mediante el rozamiento en el sistema 3, el o los contrapesos (7) que se usan por ejemplo para cerrar la puerta de elevador 5, y la tensión del motor en el dispositivo de accionamiento 2.

Para la determinación de masa la unidad de control de puerta 1 prefija en el dispositivo de accionamiento 2 una rampa de tensión. Para el motor 2 accionado con tensión continua se aplica con ello la siguiente ecuación de tensión para un motor de corriente continua:

(1)U_{M} \coloneqq U_{EMK} + i_{M} \cdot R_{M}

Para la fuerza electro-motórica EMK del motor se aplica la siguiente ecuación:

(2)U_{EMK} \coloneqq K_{1} \cdot \ v \ mit \ v \coloneqq v_{0} + v_{PWM}

Con ello K_{1} es un factor de reducción, v_{0} se corresponde con la velocidad inicial del sistema de puerta 3 y v_{PWM} se corresponde con la porción de velocidad a causa de la modulación en anchura de impulsos. Para la fuerza de accionamiento del motor debe cumplirse:

(3)F_{M} \coloneqq K_{2} \cdot i_{M}

(4)F_{M} \coloneqq F_{R} + F_{T}

F_{R} se corresponde con ello con la fuerza de rozamiento del sistema y F_{T} con la fuerza de inercia de una masa acelerada, aquí por tanto con la masa del sistema de puerta 1.

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De las ecuaciones (3) y (4) y de la fuerza inercial para una masa acelerada se obtiene la siguiente ecuación para la corriente de motor iM:

(5)i_{M} \coloneqq \frac{F_{R}}{K_{2}} + \frac{m_{ges}}{K_{2}} \cdot \frac{d}{dt} v

Junto con las ecuaciones (1) y (2) se obtiene de ello para la tensión de motor UM:

(6)U_{M}(t) \coloneqq K_{1} \cdot v + \frac{F_{R}}{K_{2}} \cdot R_{M} + \frac{m_{ges}}{K_{2}} \cdot \frac{d}{dt} v \cdot R_{M}

Conforme a la invención se prefija a continuación para la tensión de motor UM una rampa de tensión por medio de modulación en anchura de impulsos:

(7)U_{M} \coloneqq K_{3} \cdot t

Si se igualan las ecuaciones (6) y (7), se resuelven según K_{3}\cdott y se integran por último respecto a t, se obtiene la siguiente ecuación:

(8)v(m_{ges}) \coloneqq \frac{0,5 \cdot K_{3} \cdot t^{2} - \frac{F_{R}}{K_{2}} \cdot R_{M} \cdot t - C_{i}}{K_{1} \cdot t + \frac{m_{ges}}{K_{2}} \cdot R_{M}}

Después de determinar las constantes de integración C_{i} se obtiene la siguiente ecuación para la masa del sistema m_{ges}:

(9)m_{ges} (v) \coloneqq \frac{0,5 \cdot K_{3} \cdot t^{2} - K_{1} \cdot \frac{K_{2}}{R_{M}} \cdot v \cdot t - F_{R} \cdot t}{(v - v_{0})}

Con base en las ecuaciones anteriores se determina la masa inercial efectiva del sistema durante la rampa de aceleración. Como magnitudes de entrada se usan el tiempo t, la velocidad momentánea v y la velocidad inicial v_{0} de la rampa de aceleración.

Debido a que la unidad de control de puerta 1 presenta en una configuración preferida de la invención un sistema operativo crítico en el tiempo, por ejemplo un microcontrolador de 8 bits, se elige en primer lugar para determinar valores de calibración de la velocidad un sistema de puerta 1 casi sin rozamiento con una masa de puerta lo más reducida posible.

De este modo pueden determinarse valores de calibración, primero independientemente del rozamiento del sistema y del contrapeso 7, en dependencia de la modulación en anchura de impulsos. Es por ejemplo posible plasmar en una tabla los valores de velocidades determinados para diferentes masas, para no aumentar innecesariamente el pleno rendimiento del procesador de la unidad de control de puerta 1. Una tabla de este tipo contiene valores para la modulación en anchura de impulsos al iniciarse la determinación de masa y para la velocidad de puerta al finalizar los recorridos de medición del sistema de puerta 3.

Para la propia determinación de masa se acelera el sistema de puerta 3 con preferencia a partir de la posición de reposo cerrada y se desplaza de forma regulada en un tramo corto, por ejemplo 10 cm en la abertura de apertura. Esto se realiza con preferencia a una velocidad de 9 cm/s para evitar en gran medida sobreoscilaciones y la aparición de componentes de fricción estática.

En un tramo de recorrido subsiguiente se aumenta con una separación de en cada caso 10 ms el valor de modulación en anchura de impulsos, en cada caso con preferencia en 3 incrementos, hasta que se consigue el valor final. De este modo se alcanza una aceleración casi constante. Por ejemplo se usa aquí un regulador de cuatro cuadrantes y se recorrerán en total 128 incrementos.

En el mismo procedimiento se reduce el valor de modulación en anchura de impulsos de nuevo hasta una velocidad constante, por ejemplo de 9 cm/s, y se desplaza la puerta por último hasta una posición de reposo abierta. El proceso puede repetirse después análogamente en la dirección de cierre.

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Debido a que al final de la rampa de aceleración prefijada mediante la modulación en anchura de impulsos la variación de velocidad es casi constante, puede determinarse en especial en este momento la masa del sistema con ayuda de la ecuación (9).

El rozamiento se calcula con preferencia en un primer tramo de movimiento, es decir por ejemplo durante los primeros 10 cm de movimiento de puerta con 9 cm/s, con base en el valor de modulación en anchura de impulsos actual. El valor de modulación en anchura de impulsos aumenta conforme crece el rozamiento.

Los contrapesos 7 se compensan mediante dos determinaciones de masa, es decir, mediante recorridos de apertura o cierre consecutivos. Mediante el procedimiento conforme a la invención puede determinarse la masa con una tolerancia suficiente y se mantienen de forma fiable valores límite, obligado por las normas, para el funcionamiento del sistema de puerta 3.

Claims (8)

1. Procedimiento para configurar una unidad de control de puerta (1) de un sistema de puerta (3), moviéndose el sistema de puerta (3) por medio de un dispositivo de accionamiento (2) eléctrico, en donde para configurar la unidad de control de puerta (1) se establece automáticamente la masa (m_{ges}) del sistema de puerta (3), en donde el sistema de puerta (3) se acelera de forma regulada para establecer la masa (m_{ges}) del sistema de puerta (3) durante el menos un recorrido controlado y a continuación se vuelve a detener, caracterizado porque en el dispositivo de accionamiento (2) se prefija la tensión de motor (U_{M}), en donde para la aceleración regulada o la nueva detención del sistema de puerta (3) se aumenta o reduce linealmente la tensión de motor (U_{M}), y se determina la masa a partir de datos aquí determinados.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la tensión del motor del dispositivo de accionamiento (2) se prefija por medio de modulación en anchura de impulsos.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se usan el rozamiento en el sistema (3), uno o varios contrapesos (7) y la tensión eléctrica del dispositivo de accionamiento (2) como parámetros de entrada para la determinación de masa automática.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se lleva a cabo un recorrido de cierre y uno de apertura para determinar la masa.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el recorrido controlado del sistema de puerta (3) presenta al menos dos fases,

- determinándose durante una primera fase a velocidad constante el rozamiento del sistema (3) y

- después, durante una segunda fase a aceleración constante, por medio de una velocidad momentánea del sistema (3), la masa del sistema.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los recorridos para determinar la masa comienzan o finalizan en una posición de reposo.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los recorridos para determinar la masa comienzan o finalizan a velocidad lenta.

8. Dispositivo (1) para controlar un sistema de puerta (3) accionado eléctricamente, estando unido el dispositivo (1) a un dispositivo de accionamiento (2) del sistema de puerta, presenta una unidad de memoria para archivar valores de calibración del sistema de puerta (3) y un modulador de anchuras de impulsos para aumentar o reducir linealmente una tensión del motor y medios para regular el dispositivo de accionamiento (2), y una unidad de control y cálculo para llevar a cabo un procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, de tal modo que a partir de los datos establecidos durante la modificación lineal de la tensión del motor puede determinarse una masa del sistema de puerta.