ES2419654T3 - Sistema electrónico de seguridad de ascensor - Google Patents

Sistema electrónico de seguridad de ascensor Download PDF

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ES2419654T3 ES09006026T ES09006026T ES2419654T3 ES 2419654 T3 ES2419654 T3 ES 2419654T3 ES 09006026 T ES09006026 T ES 09006026T ES 09006026 T ES09006026 T ES 09006026T ES 2419654 T3 ES2419654 T3 ES 2419654T3
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Pascal Rebillard
Vincent Raillard
Gérard Sirigu
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Abstract

Un sistema de frenado de ascensor que comprende: un controlador que incluye: un acelerómetro (50) que detecta la aceleración de una cabina de ascensor y que genera una señal deaceleración; un módulo de detección de sobre-aceleración (30) que compara la señal de aceleración con un umbral deaceleración y que genera una señal de sobre-aceleración; un primer dispositivo de conmutación (98) que interrumpe dicha señal de salida como respuesta a dichaseñal de sobre-aceleración; y un conjunto de freno (16) que incluye: un mecanismo de conexión de freno que se puede colocar en una primera posición y una segunda posición;un muelle (88) que carga dicho mecanismo de conexión de freno en dicha segunda posición; un solenoide (20) que recibe dicha señal de salida y que ejerce una fuerza magnética sobre una parte dedicho mecanismo de conexión de freno contrarrestando dicho muelle y manteniendo dicho mecanismo deconexión de freno en una primera posición; caracterizado porque dicho mecanismo de conexión de frenocomprende: una barra (86) en contacto con dicho muelle; un gatillo (72), aplicando dicho solenoide una fuerza magnética sobre dicho gatillo; y un retén giratorio (74) que tiene un primer extremo (78) que se acopla con dicho gatillo y un segundoextremo (82) para acoplar dicha barra para evitar el movimiento de dicha barra cuando dicha fuerzamagnética es aplicada a dicho gatillo.

Description

Sistema electrónico de seguridad de ascensor
La invención se refiere generalmente a un sistema de seguridad de ascensor y en particular a un sistema de seguridad de ascensor que incluye un acelerómetro para detectar condiciones de sobre-aceleración y sobrevelocidad.
Los ascensores actualmente están provistos de una pluralidad de sistemas de freno que están diseñados para utilizar en el funcionamiento normal de un ascensor, tal como sujeción de la cabina del ascensor en sus sitio cuando se para en un aterrizaje y que están diseñados para utilizar en situaciones de emergencia tales como la detención del movimiento de una cabina de ascensor que cae libremente.
Un dispositivo de frenado está provisto para reducir una sobre-velocidad de una cabina de ascensor que está desplazándose a más velocidad que un régimen predeterminado. Tal dispositivo de freno emplea típicamente un dispositivo gobernador que desencadena el funcionamiento de los elementos de seguridad. En tales sistemas de ascensor un cable gobernador está dispuesto, el cual pasa sobre una polea gobernadora en la parte superior del hueco del ascensor y una polea de tensión en la parte inferior del hueco del ascensor y está también unida a la cabina del ascensor. Cuando el cable gobernador excede la velocidad predeterminada de la cabina del ascensor, el gobernador agarra el cable gobernador, tirando de las barras conectadas a la cabina. Las barras tiran de dos elementos de seguridad con forma de cuña que aprietan un rail de guía en el cual se desplaza la cabina de ascensor por lo que se frena y se reduce la velocidad de la cabina de ascensor.
Los elementos de seguridad de desencadenamiento que utilizan gobernadores centrífugos convencionales tienen desventajas. El cable gobernador a menudo se mueve y ocasionalmente tales movimientos pueden tener una amplitud lo suficientemente fuerte para desacoplar el cable gobernador de su polea y provocar la seguridad. Además, el tiempo de respuesta de un elemento de seguridad provocado por un gobernador depende del tiempo contante de las masas de giro del gobernador, la polea y la longitud del cable gobernador. Esto conduce a un retraso en la actuación de los elementos de seguridad y a un incremento en la energía cinética de la cabina de ascensor que debe ser absorbida por los elementos de seguridad. Por último, los elementos de seguridad desencadenados por un gobernador convencional requieren numerosos componentes mecánicos lo cual requiere significativo mantenimiento para asegurar su correcto funcionamiento.,
El documento JP 4066491 enseña un sistema de frenado de ascensor.
La presente invención proporciona un sistema de frenado de ascensor para una cabina de ascensor, caracterizado porque dicho sistema incluye un controlador que proporciona una señal de salida a un conjunto de frenado adaptado para ser montado en uso en la cabina, comprendiendo el controlador:
un acelerómetro, adaptado para ser montado, en uso, en dicho cabina de ascensor para detectar la aceleración de dicho cabina de ascensor y generar una señal de aceleración;
un módulo de detección de sobre-aceleración, que compara la señal de aceleración con un umbral de aceleración y que genera una señal de sobre-aceleración;
un primer dispositivo de conmutación que interrumpe dicha señal de salida como respuesta a dicha señal de sobreaceleración.
Si el módulo de detección de sobre-aceleración detecta una condición de sobre-aceleración, un primer dispositivo de conmutación interrumpe la alimentación a un solenoide con el fin de activar un dispositivo de frenado.
En una realización preferida, el conjunto de frenado incluye un mecanismo de conexión de freno que se puede colocar en una primera posición y una segunda posición. Un muelle carga el mecanismo de conexión de freno hacia la segunda posición. Un solenoide ejerce una fuerza magnética en una parte de dicho mecanismo de conexión de freno contrarrestando dicho muelle y manteniendo dicho mecanismo de conexión de freno en dicha primera posición. Si la alimentación suministrada al solenoide es interrumpida por el controlador o un corte de luz, el solenoide libera el mecanismo de conexión de freno para frenar el ascensor.
El sistema de frenado de ascensor de la presente invención proporciona beneficios respecto a los sistemas convencionales. El uso de un controlador electrónico para detectar las condiciones de sobre-aceleración y sobrevelocidad da lugar a un despliegue más rápido del conjunto de frenado reduciendo de este modo la cantidad de energía cinética que es absorbida por el conjunto de frenado. El conjunto de frenado incorpora un diseño seguro al fallo de manera que si la alimentación del sistema se interrumpe por cualquier razón, el conjunto de frenado se accionado para detener el ascensor de la cabina de ascensor.
Haciendo ahora referencia a los dibujos en los que los elementos iguales están numerados del miembro modo en las distintas Figuras, se describirán ahora realizaciones preferidas, sólo a modo de ejemplo.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de una cabina de ascensor que incluye un sistema de frenado de seguridad electrónico;
la Figura 2 es un diagrama de circuito de una parte del controlador;
la Figura 3 es un diagrama de circuito de otra parte del controlador;
la Figura 4 es una vista lateral de un conjunto de frenado en un estado desactivado;
la Figura 5 es una vista lateral del conjunto de frenado en el estado activado;
la Figura 6 muestra gráficos de aceleración en función del tiempo y la velocidad en función del tiempo cuando un cable de ascensor se rompe durante el recorrido de descenso; y
la Figura 7 muestra gráficos de aceleración en función del tiempo y velocidad en función del tiempo cuando un cable de ascensor se rompe durante el recorrido de ascenso.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de una cabina de ascensor que incluye un sistema de frenado electrónico de acuerdo con la presente invención. La cabina 10 de desplaza sobre los raíles 12 como es conocido en la técnica. Montado sobre la cabina 10 hay un controlador 14 que detecta las condiciones de sobre-aceleración y sobrevelocidad y acciona los conjuntos de frenado 16. La Figura 2 es un diagrama de circuito de una parte del controlador 14 que genera una señal de salida con forma de alimentación a un solenoide 20 mostrado en ambas Figuras 2 y 4. El solenoide 20 está en el conjunto de frenado 16 como se describe más adelante con referencia a las Figuras 4 y 5. El solenoide 20 es alimentado por un suministro de energía ininterrumpible 22 a través de tres relés de seguridad 24, 26 y 28. Los relés de seguridad 24, 26 y 28 están normalmente abiertos de manera que en el caso de un fallo de alimentación, los relés de seguridad 24, 26 y 28 se abrirán ininterrumpiendo la alimentación al solenoide 20 y accionando los conjuntos de frenado 16. Si alguno de los relés de seguridad 24, 26 ó 28 está desactivado (por ejemplo, abierto), la trayectoria de corriente al solenoide 20 se rompe. Cono se describe más adelante con referencia a las Figuras 4 y 5, la desconexión de la alimentación del solenoide 20 acciona los conjuntos de frenado
16. Las condiciones para accionar los relés de seguridad 24, 26 y 28 se describirán a continuación.
Una señal de aceleración detectada Ysensor se proporciona por un acelerómetro 50 (Figura 3) y se proporciona a un módulo de detección de sobre-aceleración. La señal de aceleración detectada se basa en
rrr
es la aceleración de la cabina del ascensor y res una suma de los errores del acelerómetro
error
(t) = (t)+ (t)
(1)
cabinasensor error
en donde
rcabina
(por ejemplo, error de resolución, error de sensibilidad, y error lineal). La señal de aceleración detectada se suministra al módulo de detección de sobre-aceleración 30 en donde el valor absoluto de la aceleración detectada se compara con el umbral de aceleración. Si el valor absoluto de la aceleración detectada excede del umbral de aceleración, el módulo de detección de sobre-aceleración 30 genera una señal de sobre-aceleración 30 genera una señal de sobre-aceleración que hace que el relé de seguridad 24 se abra e interrumpa el suministro de energía del solenoide 20 y active los conjuntos de frenado 16.
La señal de aceleración detectada rse proporciona a un módulo de integración 32 que deriva una señal de
sensor
velocidad calculada como se muestra a continuación:
r
=f
(t)
(t)dt
(2)
cal sensor
Sustituyendo la ecuación 1 en la ecuación 2 se tiene
r
error
(t)
+f
cal
(t) =
V
cabina
(t)dt
en donde
cabina
(t)
=f
r
cabina
(t)dt
r
error
(t)dt
y f representan la integral de la señal de error del acelerómetro.
El módulo de integración 32 está diseñado para reducir al mínimo el término de error utilizando, por ejemplo, un integrador amplificador operacional con un tiempo constante de manera que:
t
(t)dt)0
error t 0
lim(fr
El módulo de integración 32 proporciona la velocidad de cabina calculada al módulo de detección de sobre-velocidad
34. El módulo de detección de sobre-velocidad 34 compara el valor absoluto de la velocidad de la cabina calculada con un umbral de velocidad. Si el valor absoluto de la velocidad de la cabina calculada excede el umbral de velocidad, el módulo de detección de sobre-velocidad 34 genera una señal de sobre-velocidad que hace que el relé de seguridad 26 se abra e interrumpa la alimentación al solenoide 20 y active los conjuntos de frenado 16. El módulo de detección de sobre-aceleración 30 y el módulo de detección de sobre-velocidad 34 están diseñados de manera que no activan los conjuntos de frenado cuando un pasajero salta sobre la cabina.
La Figura 3 es un diagrama esquemático de otra parte del controlador 14.
El acelerómetro 50 genera la señal de aceleración r como se ha descrito anteriormente. El acelerómetro 50
sensor
puede ser un acelerómetro comercialmente disponible tal como un EuroSensor modelo 3021, un Sagem ASMI C30-HI o Dispositivos Analógicos ADXL50. Para asegurar el funcionamiento del sistema, el circuito de la Figura 3 incluye sistema de circuitos para determinar de forma constante si la señal producida por el acelerómetro 50 es precisa. Para ensayar de forma constante el acelerómetro, un generador de señal sinusoidal 52 produce una señal sinusoidal mostrada como Y´ que es amplificada por el amplificador 54 y proporcionada a un excitados piezoeléctrico 54. El acelerador 50 vibra debido a la vibración del excitados piezoeléctrico 56. De este modo, la salida del acelerómetro
50 es una combinación de la aceleración detectada r y la vibración piezoeléctrica Y´. La salida del
sensor
acelerómetro 50 y la salida del amplificador 54 son proporcionadas a un detector síncrono 58. El detector síncrono
58 separa el acelerómetro r y la señal de acelerómetro debida a las vibraciones piezoeléctricas Y´. El módulo
sensor
de fallo 60 detecta la presencia de la señal sinusoidal Y´ en la salida del acelerómetro. Si la señal sinusoidal Y´ no está presente en la señal de salida del acelerómetro, entonces alguna parte del circuito (por ejemplo, el acelerómetro 50) no está funcionado adecuadamente y una señal de activación es enviada al relé de seguridad 28 de la figura 2. La activación del relé de seguridad 28 interrumpe la alimentación al solenoide 20 para activar el
conjunto de frenado 16. La señal de acelerómetro detectada r es proporcionada al módulo de detección de
sensor
sobre-aceleración 30 y el módulo de integración 32 como se ha descrito anteriormente con referencia a la Figura 2.
La figura 4 es una vista lateral del conjunto de frenado 16. El conjunto de frenado incluye un actuador 71 y un bloque de freno 70. El bloque de freno 70 puede ser similar al freno de seguridad expuesto en la Patente de Estados unidos 4.538.706, cuyo contenido se incorpora aquí como referencia. El actuador 71 incluye el solenoide 20 (como se muestra en la Figura 2) que, cuando está alimentado, aplica la fuerza magnética F sobre un pivote, un gatillo con forma de L 72. El gatillo 72 incluye un primer brazo 73 sobre el cual el solenoide aplica la fuerza magnética y un segundo brazo 75 sustancialmente perpendicular al primer brazo 73. La fuerza procedente del solenoide 20 gira el gatillo 72 en sentido antihorario y fuerza el gatillo contra el retén 74. El retén 74 está pivotablemente montado en un pasador 76 y tiene un primer extremo 78 que está en contacto con un labio 80 sobre el gatillo 72 y un segundo extremo 82 que acopla el labio 84 sobre la barra 86. La barra 86 está cargada hacia arriba por el muelle 88 comprimido entre una placa de montaje 90 y un hombro 92 sobre la barra 86. Un extremo distal de la barra 86 está conectado de manera giratoria a una palanca de desacoplamiento 94. Un extremo de la palanca de desacoplamiento 94 está situado dentro de un bloque de freno convencional 70 e incluye un rodillo de apriete 96. El otro extremo de la palanca de desacoplamiento 94 está pivotablemente conectado al pasador 100. El gatillo 72, el retén 74, la barra 86 y la palanca de desacoplamiento 94 forman un mecanismo de conexión para mover el rodillo de apriete 96. Ser entiende que se pueden utilizar otras interconexiones mecánicas para formar el mecanismo de conexión de freno y la invención no se limita a la realización a modo de ejemplo de la Figura 4.
Una barra 17 (mostrada en la Figura 1) puede estar conectada al mecanismo de conexión de freno (por ejemplo en la palanca de desacoplamiento 94) para mover otro rodillo de apriete en otro bloque de freno 70 después de la interrupción de la energía al solenoide 20. Por consiguiente, sólo es necesario un actuador para dos bloques de freno 70. Colocado encima de la barra 86 hay un conmutador 98 que puede interrumpir la alimentación al polipasto. En la condición mostrada en la Figura el polipasto está accionado. El solenoide 20 también está recibiendo alimentación por lo que mantiene el muelle 88 en un estado comprimido a través del gatillo 72, el retén 74 y la barra
86.
La Figura 5 muestra la condición del conjunto de freno después de la detección de una condición de sobrevelocidad, una condición de sobre-aceleración o un defecto en el controlador. Como se ha descrito anteriormente, cualquiera de estas condiciones activa uno de los solenoides 24, 26 ó 28 e interrumpe la alimentación al solenoide
20. Esto permite que el gatillo 72 gire libremente y libere el retén 74. Una vez que el retén 74 está liberado del gatillo 72, la barra 86 es llevada hacia arriba mediante el muelle comprimido 88. La barra de desacoplamiento 94 es girada en sentido contrario a las agujas del reloj forzando el rodillo de apriete 96 hacia arriba dentro del bloque de freno 70 acuñando el rodillo 96 contra el rail 12 y deteniendo el movimiento de la cabina del ascensor 10. Al mismo tiempo, el conmutador 98 es contactado por el extremo de la barra 86 de manera que interrumpe la alimentación al polipasto del ascensor. Una vez que el defecto que ha causado que el conjunto de frenado se accione es reparado, un técnico puede manualmente reajustar el conjunto de frenado 16 comprimiendo el muelle 88 y restableciendo el conjunto de frenado 16 al estado mostrado en la Figura 4.
Como se ha descrito anteriormente, la invención activa el conjunto de frenado después de la detección de uno los siguientes eventos, un evento de sobre-aceleración, un evento de sobre-velocidad o un fallo en los circuitos del controlador. El funcionamiento del sistema de frenado cuando el cable del ascensor se rompe (es decir, un evento de sobre-aceleración) se describirá a continuación con referencia a las Figuras 6 y 7. La Figura 7 muestra gráficos de la aceleración y velocidad de la cabina del ascensor en función del tiempo cuando la cabina está desplazándose hacia abajo. La cabina del ascensor está desplazándose hacia abajo a una velocidad constante de Vnominal y con una aceleración de 0. En el tiempo t1 el cable de la cabina del ascensor se rompe produciendo una aceleración que inmediatamente llega a ser -1G. Esto hace que el valor absoluto de la aceleración de la cabina exceda Ynominal y el módulo de detección de sobre-aceleración 30 envía una señal al relé de seguridad 24 para interrumpir la alimentación al solenoide 20. Como se ha descrito anteriormente, esto activa el conjunto de frenado 16 para evitar que la cabina de ascensor 10 descienda más. La velocidad de la cabina después de la activación del sistema de freno es aproximadamente Vnominal en la dirección hacia abajo, Debido a que la cabina del ascensor está desplazándose hacia abajo, el bloque de freno 70 se acopla al rail 12 casi instantáneamente.
La Figura 6 también muestra la activación del sistema de freno como se la desarbolado por el sistema de la técnica anterior. Como se muestra en el gráfico de velocidad de cabina Vcabina en función del tiempo, el sistema de frenado de emergencia convencional no detectaría la rotura del cable hasta que la velocidad de la cabina excediera un umbral del 115% de la velocidad nominal. Como se muestra en la figura 6, el sistema convencional no detectaría la rotura del cable y activaría el freno de emergencia hasta el instante t2. De este modo, la invención proporciona una activación anterior y anticipada del freno de emergencia. La activación anterior del freno de emergencia reduce la cantidad de energía cinética que se debe absorber para parar la cabina del ascensor.
La Figura 7 muestra gráficos de la aceleración y velocidad de la cabina de ascensor en función de tiempo cuando la cabina está desplazándose hacia arriba. La cabina del ascensor está desplazándose hacia arriba a una velocidad constante de Vnominal y con una aceleración de 0. En el instante t1 el cable de la cabina de ascensor se rompe haciendo que la aceleración se convierte inmediatamente en -1G. Esto hace que el valor absoluto de la aceleración de la cabina exceda Ynominal y el módulo de detección de sobre-aceleración 30 envíe una señal al relé de seguridad 24 para interrumpir la alimentación al solenoide 20. Como se ha descrito anteriormente, esto activa los conjuntos de frenado 16 para evitar que la cabina del ascensor 10 descienda. Cuando la cabina está desplazándose hacia arriba, la activación de los conjuntos de frenado no detiene de forma inmediata el movimiento de la cabina. El bloque de freno 70 está diseñado para restringir el movimiento de la dirección hacia abajo como se muestra en la técnica. De este modo, la cabina continuará desplazándose hacia arriba debido a si inercia hasta que la velocidad de cabina sea cero o ligeramente negativa (hacia abajo). En este punto, el bloque de freno 70 se acopla con el rail 12 para evitar el descenso de la cabina del ascensor, De este modo, se permite que la cabina decelere hasta una velocidad de aproximadamente cero en cuyo instante el bloque de freno 70 se acopla con el rail 12.
El gráfico de la velocidad Vcabina en función del tiempo en la Figura 7 indica que la cabina se detiene en el instante t2 con una velocidad de aproximadamente 0 con la presente invención. La figura 7 muestra también la activación del sistema de freno como se ha desarrollado por la técnica anterior. Como se muestra en el gráfico de la velocidad de la cabina Vcabina en función del tiempo el sistema de frenado de emergencia convencional no detectaría la rotura del cable hasta que la velocidad de la cabina excediera un umbral de 115% de la velocidad nominal. Como se muestra en la figura 7, el sistema convencional no detectaría la rotura del cable y activaría el freno de emergencia hasta el instante t3. De este modo, la invención proporciona una activación más rápida y anticipada el freno de emergencia. La activación más rápida del freno de emergencia reduce la deceleración experimentada por los pasajeros en la cabina del ascensor.
El sistema de frenado de la presente invención proporciona la activación más rápida del sistema de frenado de emergencia en comparación con el sistema de frenado convencional. Esto reduce la cantidad de deceleración que los pasajeros deben soportar en una situación de frenado de emergencia. La invención proporciona un sistema de seguridad de ascensor que es fiable y se puede montar fácilmente. Las condiciones de sobre-aceleración y sobrevelocidad se pueden ajustar electrónicamente lo que hace que el sistema sea aplicable a una gran variedad de cabinas.
.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de frenado de ascensor que comprende: un controlador que incluye: un acelerómetro (50) que detecta la aceleración de una cabina de ascensor y que genera una señal de
    aceleración;
    un módulo de detección de sobre-aceleración (30) que compara la señal de aceleración con un umbral de aceleración y que genera una señal de sobre-aceleración; un primer dispositivo de conmutación (98) que interrumpe dicha señal de salida como respuesta a dicha
    señal de sobre-aceleración; y un conjunto de freno (16) que incluye: un mecanismo de conexión de freno que se puede colocar en una primera posición y una segunda posición; un muelle (88) que carga dicho mecanismo de conexión de freno en dicha segunda posición; un solenoide (20) que recibe dicha señal de salida y que ejerce una fuerza magnética sobre una parte de
    dicho mecanismo de conexión de freno contrarrestando dicho muelle y manteniendo dicho mecanismo de conexión de freno en una primera posición; caracterizado porque dicho mecanismo de conexión de freno comprende:
    una barra (86) en contacto con dicho muelle; un gatillo (72), aplicando dicho solenoide una fuerza magnética sobre dicho gatillo; y un retén giratorio (74) que tiene un primer extremo (78) que se acopla con dicho gatillo y un segundo
    extremo (82) para acoplar dicha barra para evitar el movimiento de dicha barra cuando dicha fuerza magnética es aplicada a dicho gatillo.
  2. 2.
    El sistema de la reivindicación 1, que comprende además: un segundo conjunto de frenado que incluye un segundo mecanismo de conexión de freno ; y una barra que conecta dicho mecanismo de conexión de freno y dicho segundo mecanismo de conexión de
    freno.
  3. 3.
    El sistema de la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho mecanismo de conexión de freno actúa como un freno de seguridad.
ES09006026T 1998-12-23 1999-09-27 Sistema electrónico de seguridad de ascensor Expired - Lifetime ES2419654T3 (es)

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