ES2369980A1 - Sistema de acionamiento de pasillos moviles. - Google Patents
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Abstract
Sistema de accionamiento de pasillos móviles, que comprende una unidad motriz (2-2'') dispuesta en cada extremo del pasillo (1), medios de control (3-3'') para cada unidad motriz y medios de control general (4) del conjunto de unidades motrices (3-3'').
Description
Sistema de accionamiento de pasillos
móviles.
La presente invención se refiere a un sistema de
accionamiento para pasillos móviles, y más concretamente de pasillos
móviles utilizados para el transporte de personas y mercancías y que
están constituidos por una banda sinfín de paletas, que se desplazan
sobre guías laterales.
Los pasillos móviles tradicionales para el fin
indicado están compuestos por un conjunto de paletas que se
desplazan sobre unas guías, las cuales están sujetas y ajustadas
sobre una estructura que soporta el peso de los componentes y
usuarios. Además, los pasillos están dotados de una balaustrada, de
cristal u opaca, sujeta también a la misma estructura portante, y
sobre la que se mueve un pasamanos a la misma velocidad que las
paletas.
Los sistemas de transporte de
pasajeros/mer-
cancías convencionales, tales como pasillos móviles, incluyen una cadena de paletas transportadoras que se desplazan en un circuito con el fin de proporcionar un movimiento continuo a lo largo de un trayecto específico. Las paletas transportadoras están conectadas a dicho circuito de cadena, la cual se mueve gracias a un sistema de accionamiento. El sistema de accionamiento consiste normalmente en una cadena de placas transportadoras, ruedas dentadas, un eje y un motorreductor eléctrico. El motor eléctrico acciona al eje, al cual están unidas solidariamente las ruedas dentadas, las cuales transmiten el movimiento a los eslabones de la cadena de paletas transportadoras. Las paletas transportadoras se mueven de la misma forma que dicha cadena. El sistema de accionamiento se sitúa únicamente en uno de los extremos del pasillo rodante mientras que en el extremo contrario se sitúan normalmente los elementos encargados de proporcionar el tensado del sistema. En estas zonas extremas del pasillo rodante tiene lugar el volteo de las paletas transportadoras, que recorren en su totalidad la parte inferior del pasillo rodante realizando el camino de vuelta.
cancías convencionales, tales como pasillos móviles, incluyen una cadena de paletas transportadoras que se desplazan en un circuito con el fin de proporcionar un movimiento continuo a lo largo de un trayecto específico. Las paletas transportadoras están conectadas a dicho circuito de cadena, la cual se mueve gracias a un sistema de accionamiento. El sistema de accionamiento consiste normalmente en una cadena de placas transportadoras, ruedas dentadas, un eje y un motorreductor eléctrico. El motor eléctrico acciona al eje, al cual están unidas solidariamente las ruedas dentadas, las cuales transmiten el movimiento a los eslabones de la cadena de paletas transportadoras. Las paletas transportadoras se mueven de la misma forma que dicha cadena. El sistema de accionamiento se sitúa únicamente en uno de los extremos del pasillo rodante mientras que en el extremo contrario se sitúan normalmente los elementos encargados de proporcionar el tensado del sistema. En estas zonas extremas del pasillo rodante tiene lugar el volteo de las paletas transportadoras, que recorren en su totalidad la parte inferior del pasillo rodante realizando el camino de vuelta.
En los últimos años han surgido una serie de
nuevos diseños que pretenden disminuir la altura máxima de la
máquina, por lo que el sistema convencional de accionamiento debe
ser modificado.
Existen varías soluciones que se han escogido en
función del concepto de pasillo que se haya utilizado. Una de estas
soluciones se detalla en la patente internacional WO 05042392 de
Kone Corporation, de acuerdo con la cual el sistema de accionamiento
se sitúa, al menos parcialmente, en el interior de la balaustrada,
lo cual es posible mediante la utilización de un motor plano. A
partir de aquí el accionamiento se produce mediante una serie de
correas o cadenas que finalmente accionan la cadena de paletas, la
cual tiene un paso corto para poder voltear en el pequeño espacio
disponible, pero por lo demás trabaja como una cadena de pasillo
convencional.
En la US 7341139, también de Kone Corporation,
se describe el accionamiento de pasamanos y su unión al sistema
motriz y al accionamiento de paletas. En la US 7353932, de Kone
Corporation, se describe la disposición de banda de paletas y la
posible utilización de dos motores de accionamiento simultá-
neo.
neo.
En la patente española 200601651, de
Thyssen
Krupp, se describe un pasillo compacto basado en un concepto de banda formado por paletas de paso mas corto que el convencional. Este pasillo comprende un sistema de accionamiento que mueve las paletas de un pasillo móvil a través de cadenas de arrastre que se engranan directamente a la parte inferior de las cadenas de eslabones de tracción. La cadena de arrastre tiene rodillos de arrastre separados que están hechos de materiales deformables y elásticos. Los eslabones de las cadenas de tracción están conectados entre sí por ejes de unión y poseen dientes y garras en la parte inferior para engranar con la cadena de arrastre y los rodillos.
Krupp, se describe un pasillo compacto basado en un concepto de banda formado por paletas de paso mas corto que el convencional. Este pasillo comprende un sistema de accionamiento que mueve las paletas de un pasillo móvil a través de cadenas de arrastre que se engranan directamente a la parte inferior de las cadenas de eslabones de tracción. La cadena de arrastre tiene rodillos de arrastre separados que están hechos de materiales deformables y elásticos. Los eslabones de las cadenas de tracción están conectados entre sí por ejes de unión y poseen dientes y garras en la parte inferior para engranar con la cadena de arrastre y los rodillos.
La patente española de ThyssenKrupp con número
de solicitud 200931290 busca proponer un sistema de accionamiento
para escaleras y pasillos móviles carente de cadenas mediante el uso
de un conjunto de ruedas de rodillos solidarias a árboles montados
entre los tramos de ida y retorno de la banda de peldaños o paletas
y que engranan bien directamente en los peldaños o paletas a través
de conformaciones de engrane que presenten dichos peldaños o paletas
por su superficie interna o bien en conformaciones similares
presentes en una cadena solidaria a la banda de paletas o
peldaños.
En cualquiera de estas aplicaciones existe el
problema de la limitación de potencia transmisible por los
accionamientos a la banda de peldaños o paletas, dado que el poco
espacio disponible en comparación con los accionamientos
tradicionales dificulta el uso de múltiples elementos de transmisión
y el adecuado refuerzo de los mismos.
Estas limitaciones en cuanto a potencia
transmitida redundan en una restricción de la distancia máxima que
puede "servirse" con estos sistemas en ambos sentidos de
marcha.
Otro inconveniente de tener la unidad motriz en
un extremo solo, es que para pasillos horizontales de gran longitud
es necesario aplicar en el caso de sentido "descendente"
(unidad motriz en cabeza superior) una gran fuerza desde la estación
tensora localizada en la cabeza opuesta a la unidad motriz con el
fin de evitar la aparición de zonas con grandes tensiones negativas
en la cadena/banda de paletas. Esto es así ya que en esa dirección
el accionamiento empuja la banda de paletas y toda la carga sobre
ella y no tira de ella como sucede en el sentido
"ascendente".
La presente invención se refiere a un sistema de
accionamiento para pasillos móviles del tipo inicialmente descrito,
que supone una modificación en el concepto de accionamiento
tradicional de pasillos móviles.
El objeto de la invención es proporcionar un
esquema tractor basado en el uso de varias unidades motrices con
objeto de superar los problemas anteriormente reseñados.
Particularmente se utilizará una unidad motriz en cada extremo del
pasillo controladas de manera que ambas trabajen
cooperativamente.
El sistema de accionamiento de la invención
comprende una unidad motriz dispuesta en cada extremo del pasillo,
medios de control para cada unidad motriz y medios de control
general del conjunto de unidades motrices del sistema de
accionamiento.
Las unidades motrices pueden incluir cada una
uno o mas motores y con el fin de garantizar un correcto
funcionamiento del sistema de accionamiento es necesario controlar
los motores de las unidades motrices para que trabajen de un modo
cooperativo, es decir compartiendo entre ellos la carga/potencia
total del sistema. De este modo los motores de las unidades motrices
dispuestas en ambos extremos del pasillo proporcionarán en conjunto
la potencia necesaria para el accionamiento de dicho pasillo.
Los medios de control de cada unidad motriz
gobernarán directamente el motor o motores de dicha unidad motriz,
para proporcionar en cada momento el par y velocidad requeridos.
Por su parte, los medios de control general
incluirán un algoritmo de control y/o supervisión, encargado de
ejecutar la estrategia de coordinación entre los motores de las
unidades motrices y dar las órdenes necesarias a los medios de
control de cada unidad motriz.
Los medios de control del motor o motores de
cada unidad motriz pueden comprender un variador de frecuencia para
motores de corriente alterna, con un algoritmo de control vectorial
en lazo cerrado. El variador de frecuencia puede incluir un
rectificador de entrada, encargado de generar la tensión continúa
para un bus, desde donde se alimenta un inversor
DC-AC que alimenta al motor o motores de la unidad
motriz correspondiente.
Las unidades motrices dispuestas a uno y otro
lado del pasillo trabajarán entre sí de modo cooperativo, con un
algoritmo de repartición de carga maestro-esclavo,
proporcionando a la unidad motriz que actúa como maestro una
cantidad fija de par, superior al 50%, y la unidad que actúa como
esclavo, el resto. El algoritmo de repartición de carga
maestro-esclavo puede ser dependiente o
independiente del sentido de giro.
La unidad motriz maestra puede estar controlada
en velocidad y la unidad motriz esclava en modo seguimiento de par,
para seguir la consigna de par correspondiente al par ejercido en
cada instante por la unidad motriz maestra, ajustada para respetar
los porcentajes de reparto carga/par establecidos entre ambas
unidades. También las unidades motrices maestra y esclava pueden
estar controladas en velocidad, siendo ambas consignas de velocidad
iguales y teniendo la unidad motriz esclava un límite de par que
corresponderá al par ejercido por la unidad motriz maestra en cada
instante, ajustada para respetar los porcentajes de reparto
carga/par establecidos entre ambas unidades.
La unidad maestra puede estar constituida por la
unidad motriz más alejada de la entrada de pasajeros, siendo por
tanto dependiente de la dirección de marcha. Esta unidad maestra
tiene que proporcionar la mayor parte de la potencia requerida por
el sistema, siendo el otro motor un mero esclavo ayudante.
Diferentes estrategias de coordinación pueden
ser usadas, por ejemplo el motor colocado en la zona de salida de
pasajeros para este sentido de marcha puede ser el maestro, que
provea al pasillo de la mayor parte de potencia requerida,
limitándose el otro motor a ayudar a éste. Otra posible
implementación sería fijar el motor de cabeza superior del pasillo
como maestro del sistema, proporcionando como en el caso anterior la
mayor parte de la potencia requerida para ambos sentidos de marcha.
El motor situado en la cabeza inferior siempre se limitaría a
proporcionar la potencia adicional requerida por el sistema según su
estado de carga.
Los medios de control general del sistema
completo tractor serán los encargados de ejecutar esta estrategia de
coordinación de motores, dando las órdenes necesarias a los medios
de control de dichos motores. Estos últimos son los encargados de
gobernar directamente los motores para que proporcionen en cada
momento el par y la velocidad requerida. Una posible implementación
de este dispositivo es la de un variador de frecuencia para motores
de alterna mediante PWM basado en una arquitectura de rectificación
de AC a DC, Bus de DC y un convertidor de DC a AC con una salida y
control en PWM, aunque otras implementaciones son posibles.
En los dibujos adjuntos se muestra un ejemplo de
realización del sistema de accionamiento de la invención siendo:
- Figura 1. Vista esquemática de un pasillo
convencional con 2 unidades motrices.
- Figura 2. Esquema de los medios de control y
actuación del sistema de accionamiento de la invención.
- Figura 3a. Distribución de tensiones en un
pasillo con una unidad motriz en sentido ascendente.
- Figura 3b. Distribución de tensiones en un
pasillo con una unidad motriz en sentido descendente.
- Figura 4a. Distribución de tensiones en un
pasillo con dos unidades motrices en sentido ascendente y maestro
dependiente del sentido de giro.
- Figura 4b. Distribución de tensiones en un
pasillo con dos unidades motrices en sentido descendente y maestro
dependiente del sentido de giro.
- Figura 5a. Distribución de tensiones en un
pasillo con dos unidades motrices en sentido ascendente y maestro en
cabeza superior.
- Figura 5b. Distribución de tensiones en un
pasillo con dos unidades motrices en sentido descendente y maestro
en cabeza superior.
- Figura 6. Esquema sistema de tracción de la
banda de paletas.
En la figura 1 se muestran, de forma
esquemática, los diferentes componentes del sistema de accionamiento
de la invención, que incluyen un sistema de accionamiento 1 de la
banda de paletas y en cada extremo del pasillo una unidad motriz
compuesta por uno o más motores 2-2', medios de
control 3-3' de los motores 2-2', y
medios de control general 4 del sistema.
Una realización preferente, aunque no exclusiva,
del sistema de accionamiento de la banda de paletas 1 es la descrita
en la ES 2342532 de los mismos solicitantes, consistente, tal y como
se muestra en la figura 6, en una serie de ruedas 5 portadoras de
rodillos 5'. Las ruedas 5 están dispuestas sobre árboles 6
perpendiculares a la dirección de movimiento de la banda de paletas
1. Los árboles 6 son accionados por el motor/motores mediante una
serie de transmisiones, por ejemplo reductores. La transmisión de
potencia a la banda de paletas 1 se produce mediante el engrane de
los rodillos 6 en las conformaciones de engrane 7 que presentan las
paletas.
Los medios de control 3-3' de
los motores pueden consistir, preferentemente aunque no
exclusivamente, en un variador de frecuencia para motores de
corriente alterna con un algoritmo de control vectorial en lazo
cerrado, cuyo diagrama de bloques corresponde al indicado en las
figuras 2 con las referencias 3-3': contiene un
rectificador de entrada 8-8' que genera la tensión
continua para un BUS DC 9-9' desde donde se alimenta
el inversor DC-AC 10-10' que
alimenta el motor 2-2'.
Los medios de control 3-3' del
motor tienen que ser capaces de controlar el motor
2-2' para seguir las consignas de velocidad y/o
posición y/o par indicados por los medios de control general del
sistema así como proporcionarle varias variables de estado como par
ejercido por el motor, velocidad de giro, etc... Para ello puede
necesitar información de otros sensores externos como sensores de
medición de velocidad y/o posición del motor (encoders), sensores de
corriente por las fases del motor, medidores de par, etc ...
Una implementación preferente de algoritmo de
coordinación de motores consiste en definir un motor maestro que
siempre esté en el lado más alejado de la entrada de pasajeros, por
tanto es dependiente de la dirección de marcha. Este maestro tiene
que proporcionar la mayor parte de la potencia requerida por el
sistema siendo el otro motor un mero esclavo ayudante.
En la implementación preferente los medios de
control general y supervisión del sistema envían órdenes a los
medios de control de los motores para que el maestro provea una
cantidad fija de par, por ejemplo un 60%, y el esclavo el resto por
ejemplo un 40%.
Para realizar esto los medios de control general
del sistema manda órdenes a los medios de control del motor maestro
para que este mantenga una velocidad constante en el sentido de
marcha seleccionado, que será la de la banda de paletas. Al mismo
tiempo manda el valor de par actual del maestro al sistema de
control del motor esclavo. Este motor será controlado en modo par,
es decir, sus medios de control tratarán de hacer que el motor
alcance el par consignado no controlando activamente su
velocidad.
Esta realización del mecanismo de transferencia
de carga del maestro al esclavo puede funcionar de la siguiente
manera: Inicialmente el motor maestro fija la velocidad del sistema
que requiere un par P_M_inicial, este valor es transferido por los
medios de control general del sistema al esclavo. Un instante
infinitesimal después el esclavo, y por ende el resto del sistema,
es acelerado por encima de la velocidad nominal del maestro con
objeto de que alcance el par P_M_inicial, respondiendo los medios de
control del maestro con una reducción en su par para tratar de
mantener constante la velocidad inicial del sistema. Este nuevo
valor de par del maestro es transferido de nuevo al esclavo de tal
forma que al cabo de varias iteraciones de este proceso se alcanza
un equilibrio de par entre los dos motores de acuerdo al porcentaje
establecido de repartición de par (por ejemplo 60% maestro, 40%
esclavo) y manteniéndose también la velocidad nominal.
Para reducir al máximo las pequeñas oscilaciones
de velocidad del sistema durante el reparto de carga es necesario
que los diferentes medios de control estén interconectados de una
forma eficiente en términos de fiabilidad, precisión y rapidez. Esto
garantizará una rápida transferencia de las variables de
funcionamiento de cada motor como par ejercido, velocidad, etc ... a
los medios de control y con ello estos pueden enviar las órdenes
adecuadas.
Una posible realización sería mediante el uso de
señales analógicas en forma de lazo de corriente
4-20 mA. que permite una gran rapidez, precisión y
es apto para distancias de transmisión elevadas de cientos de
metros.
Al mismo tiempo que ejecuta el algoritmo de
coordinación de motores los medios de control deben de controlar que
el estado del sistema es el correcto, por ejemplo en caso de un
sobre par injustificado en uno de los motores el sistema tiene que
ser llevado a una posición segura. Otra situación a controlar sería
el fallo de uno de los motores o de su sistema de control.
La arquitectura preferente para implementar unos
medios de control general del sistema sería la representada en la
figura 2, con la referencia 11, estando compuesta por:
- -
- Una o varias CPUs 12 que serán la/s que ejecute/n los algoritmos de control.
- -
- Uno o varios módulos 13 de entradas externas para señales como por ejemplo la orden de marcha, sentido de marcha directo o reverso, velocidad nominal, etc ...
- -
- Uno o varios módulos 14 de salidas externas para señales como estado del sistema/fallo, velocidad actual, par ejercido actual, etc ...
- -
- Uno o varios módulos 15-15' de salidas por cada medio del control de motor presente, generalmente dos: medios de control 3 del motor de la cabeza superior y medios de control 3' de la cabeza inferior. Estos tratarán las señales de consignas a estos sistemas como por ejemplo par a ejercer, velocidad a mantener, etc ...
- -
- Uno o varios módulos 16-16' de entradas por cada medio del control de motor presente, generalmente dos: medios de control del motor de la cabeza superior y medios de control de la cabeza inferior. Estos tratarán las señales de estado de estos sistemas como por ejemplo par ejercido, velocidad actual, etc ...
Con todo lo descrito anteriormente se pretende
conseguir una distribución de tensiones correspondientes a las
figuras 4a y 4b (realización preferente con maestro flotante) o a
las figuras 5a y 5b (realización con maestro fijo e independiente
del sentido de giro), donde se observa como los niveles de tensiones
máximas son inferiores a las obtenidas con un sistema de
accionamiento único y fijo (figuras 3a y 3b).
Claims (12)
1. Sistema de accionamiento de pasillos móviles,
cuyos pasillos están constituidos por una banda de paletas que se
desplaza sobre unas guías laterales, caracterizado porque
comprende una unidad motriz (2-2') dispuesta en cada
extremo del pasillo (1), medios de control (3-3')
para cada unidad motriz, y medios de control general (4) del
conjunto de unidades motrices (3-3'); cuyas unidades
motrices (3-3') trabajan entre sí de modo
cooperativo, para proporcionar en conjunto la potencia necesaria
para el accionamiento del pasillo, e incluyen al menos un motor cada
una; y cuyos medios de control (3-3') de cada unidad
motriz gobiernan directamente el motor o motores de dichas unidades
motrices, para proporcionar en cada momento el par y velocidad
requeridos; y cuyos medios de control general (4) incluyen un
algoritmo de control y/o supervisión encargado de ejecutar la
estrategia de coordinación entre los motores de las unidades
motrices y dar las órdenes necesaria a los medios de control de cada
unidad motriz.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de control
(3-3') del motor o motores de cada unidad motriz
comprenden un variador de frecuencia para motores de corriente
alterna, con un algoritmo de control vectorial en lazo cerrado.
3. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque el variador de frecuencia incluye un
rectificador de entrada (8) encargado de generar la tensión continúa
para un BUS-DC (9), desde donde se alimenta un
inversor DC-AC (10) que alimenta al motor
(2-2').
4. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque las unidades motrices
(2-2') dispuestas a uno y otro lado del pasillo (1)
trabajan entre sí de modo cooperativo, con un algoritmo de
repartición de carga maestro-esclavo, proporcionando
la unidad motriz que actúa como maestro una cantidad fija de par,
superior al 50%, y la unidad que actúa como esclavo, el resto.
5. Sistema según la reivindicación 4,
caracterizado porque la unidad motriz maestra está controlada
en velocidad y la unidad motriz esclava está controlada en modo
seguimiento de par, para seguir la consigna de par correspondiente
al par ejercido en cada instante por la unidad motriz maestra,
ajustada para respectar los porcentajes de reparto carga/par
establecidos entre ambas unidades.
6. Sistema según la reivindicación 4,
caracterizado porque las unidades motriz y esclava están
controladas en velocidad, siendo ambas consignas de velocidad
iguales, teniendo la unidad motriz esclava un límite de par que
corresponderá al par ejercido por la unidad motriz maestra en cada
instante, ajustada para respetar los porcentajes de reparto de
carga/par establecidos entre ambas unidades.
7. Sistema según la reivindicación 4,
caracterizado porque la unidad maestra está constituida por
la unidad motriz más alejada de la entrada de pasa-
jeros.
jeros.
8. Sistema según la reivindicación 4,
caracterizado porque el algoritmo de repartición de carga
maestro-esclavo es dependiente del sentido de
giro.
9. Sistema según la reivindicación 4,
caracterizado porque el algoritmo de repartición de carga
maestro-esclavo es independiente del sentido de
giro.
10. Sistema según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque los medios de control
general están implementados en un dispositivo hardware único.
11. Sistema según las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado porque el sistema de control general está
implementado en una serie de módulos hardware distribuidos en las
unidades motrices y unidos entre sí por comunicaciones analógicas o
digitales, actuando uno de los módulos como maestro y el resto como
esclavos y estando el maestro asignado a la unidad motriz
maestra.
12. Sistema según las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado porque el sistema de control general está
implementado en una serie de módulos hardware distribuidos en las
unidades motrices e integrados en los medios de control de los
motores y unidos entre sí por comunicaciones analógicas o digitales,
actuando uno de los módulos como maestro y el resto como esclavo y
estando el maestro asignado a la unidad motriz maestra.
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