ES2689423T3 - Sistema de detección y de procesamiento de sobre-aceleración y de sobre-velocidad - Google Patents

Sistema de detección y de procesamiento de sobre-aceleración y de sobre-velocidad Download PDF

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ES2689423T3 ES09841988.0T ES09841988T ES2689423T3 ES 2689423 T3 ES2689423 T3 ES 2689423T3 ES 09841988 T ES09841988 T ES 09841988T ES 2689423 T3 ES2689423 T3 ES 2689423T3
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Abstract

Sistema de detección y de procesamiento de estados de sobre-aceleración y de sobre-velocidad, en el que el sistema comprende: un detector (42) de velocidad configurado para supervisar una velocidad de una masa del sistema (40) de ascensor; un detector (44) de aceleración configurado para supervisar una aceleración de la masa del sistema de ascensor; y un controlador (48) conectado eléctricamente al detector de velocidad y al detector de aceleración, en el que el controlador está configurado para: recibir una velocidad detectada de la masa del sistema de ascensor desde el detector de velocidad; recibir una aceleración detectada de la masa del sistema de ascensor desde el detector de aceleración; calcular una velocidad filtrada de la masa del sistema de ascensor como una función de la velocidad detectada y de la aceleración detectada; y comparar la velocidad filtrada con una velocidad de umbral para determinar si la masa del sistema de ascensor ha alcanzado un estado de sobre-velocidad; y caracterizado por que el controlador está configurado para: multiplicar un error de velocidad por una ganancia para determinar un error de velocidad proporcional; integrar el error de velocidad y multiplicar el error de velocidad integrado por la ganancia para determinar un error de velocidad proporcional integrado; sumar el error de velocidad proporcional, el error de velocidad proporcional integrado y la aceleración medida para determinar una aceleración filtrada; e integrar la aceleración filtrada para determinar la velocidad filtrada.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de detección y de procesamiento de sobre-aceleración y de sobre-velocidad Antecedentes
La presente invención se refiere en general a un sistema electrónico de protección contra sobre-aceleración y sobre-velocidad para un ascensor.
Los ascensores incluyen un sistema de seguridad para detener un ascensor que se desplaza a velocidades excesivas en respuesta a una rotura de un componente del ascensor o sino cuando pasa a estar inoperativo. Tradicionalmente, los sistemas de seguridad de ascensor incluyen un dispositivo mecánico de detección de velocidad al que se hace referencia típicamente como limitador y dispositivos de seguridad o mecanismos de enclavamiento que están montados en el bastidor del ascensor para enclavarse de manera selectiva a las guías del ascensor. Si los cables del ascensor se rompen u si otros componentes operacionales del ascensor fallan, causando que la cabina del ascensor se desplace a una velocidad excesiva, el limitador activa los dispositivos de seguridad para ralentizar o detener la cabina.
Los dispositivos de seguridad incluyen pastillas de freno que están montadas de manera que se muevan con el cable del limitador y cajas de frenos que están montadas de manera que se muevan con la cabina del ascensor. Las cajas de frenos tienen forma de cuña, de manera que cuando las pastillas de freno son desplazadas en una dirección opuesta a la de las cajas de frenos, las pastillas de freno son empujadas a un contacto de fricción con las guías. Eventualmente, las pastillas de freno quedan enclavadas entre las guías y la caja del freno de manera que no haya un movimiento relativo entre la cabina del ascensor y las guías. Para restablecer el sistema de seguridad, la caja del freno (es decir, la cabina del ascensor) debe ser desplazada hacia arriba mientras el cable del limitador es liberado de manera simultánea.
Una desventaja de este sistema de seguridad tradicional es que la instalación del limitador, incluyendo las poleas de limitador y tensora y el cable del limitador, consume mucho tiempo. Otra desventaja es el número significativo de componentes que se requieren para hacer funcionar de manera efectiva el sistema. El conjunto de polea del limitador, el cable del limitador y el conjunto de polea tensora son costosos y ocupan una cantidad de espacio significativa en el interior del hueco de ascensor, el foso y la sala de máquinas. Además, el funcionamiento de los conjuntos de cable y polea de limitador genera una cantidad de ruido significativa, lo cual no es deseable. Además, el gran número de componentes y de partes móviles aumenta los costos de mantenimiento. Finalmente, además de ser inconveniente, el restablecimiento manual del limitador y de los dispositivos de seguridad puede requerir mucho tiempo y puede ser costoso. Estas desventajas tienen un impacto todavía mayor en los ascensores de alta velocidad modernos.Los documentos EP 1955972, JP 2009023823 y JP H10 104259 se refieren, todos ellos, a la supervisión y al control de la velocidad del ascensor.
Sumario
Un sistema de seguridad de ascensor incluye un detector de velocidad para supervisar la velocidad de la masa de un sistema de ascensor y un detector de aceleración para supervisar la aceleración de la masa. Un controlador recibe la velocidad detectada de la masa desde el detector de velocidad y la aceleración detectada de la masa desde el detector de aceleración. El controlador calcula una velocidad filtrada de la masa como una función de la velocidad detectada y la aceleración detectada y compara la velocidad filtrada con una velocidad de umbral para determinar si la masa ha alcanzado un estado de sobre-velocidad en el que el controlador debe realizar una acción. La acción realizada por el controlador puede incluir, por ejemplo, activar un freno de polea de accionamiento cuando el controlador determina que la masa ha alcanzado un estado de sobre-velocidad, y causar que un dispositivo de seguridad de ascensor sea activado cuando el controlador determina que la masa todavía está en un estado de sobre-velocidad después de la activación del freno de la polea de transmisión.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 muestra un sistema de ascensor de la técnica anterior que emplea un limitador mecánico.
La Fig. 2 es un esquema de un sistema de ascensor según la presente invención que incluye un sistema de protección electrónico contra sobre-velocidad y contra sobre-aceleración.
Las Figs. 3A-3C muestran un tacómetro apropiado para el sistema de protección electrónico contra sobre-velocidad y contra sobre-aceleración mostrado en la Fig. 2.
Las Figs. 4A y 4B son ilustraciones esquemáticas de un disparador o activador de seguridad electromagnético que se emplea en un sistema de ascensor.
La Fig. 5 es una vista en planta, en despiece, que muestra una implementación de un disparador de seguridad electromagnético que está montado en una cabina de ascensor.
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La Fig. 6 es un diagrama de flujo de un procedimiento según la presente invención para detectar y procesar los estados de sobre-aceleración y de sobre-velocidad para una masa de sistema de ascensor.
La Fig. 7 es un gráfico del período de tiempo de sobre-velocidad representado como una función de la diferencia entre la velocidad filtrada de una masa de ascensor y la velocidad de umbral que indica inicialmente un estado de sobre-velocidad.
Descripción detallada
La Fig. 1 muestra un sistema 10 de ascensor de la técnica anterior, que incluye cables 12, un bastidor 14 de cabina, una cabina 16, rodillos 18 de guía, guías 20, un limitador 22, dispositivos 24 de seguridad, enlaces 26, palancas 28 y barras 30 de elevación. El limitador 22 incluye una polea 32 del limitador, un bucle 34 de cable y una polea 36 tensora. Los cables 12 están conectados al bastidor 14 de la cabina y a un contrapeso (no mostrado en la Fig. 1) en el interior de un hueco de ascensor. La cabina 16, que está fijada al bastidor 14, se mueve hacia arriba y hacia abajo a lo largo del hueco de ascensor por la fuerza transmitida a través de los cables 12 al bastidor 14 de la cabina por un accionamiento de ascensor (no mostrado) situado comúnmente en la sala de máquinas en la parte superior del hueco de ascensor. Los rodillos 18 de guía están fijados al bastidor 14 de la cabina y guían el bastidor 14 de la cabina y la cabina 16 hacia arriba y hacia abajo a lo largo del hueco de ascensor a lo largo de las guías 20. La polea 32 del limitador está montada en un extremo superior del hueco de ascensor. El bucle 34 de cable está envuelto parcialmente alrededor de la polea 32 del limitador y parcialmente alrededor de la polea 36 tensora (situada en esta realización en un extremo inferior del hueco de ascensor). El bucle 34 de cable está conectado también a la cabina 16 del ascensor en la palanca 28, asegurando que la velocidad angular de la polea 32 del limitador esté relacionada directamente con la velocidad de la cabina 16 del ascensor.
En el sistema 10 de ascensor mostrado en la Fig. 1, un limitador 22, un freno electromecánico (no mostrado) situado en la sala de máquinas, y unos dispositivos 24 de seguridad actúan para detener la cabina 16 del ascensor si la cabina 16 excede una velocidad establecida conforme se desplaza en el interior del hueco de ascensor. Si la cabina 16 alcanza un estado de sobre-velocidad, el limitador 22 es disparado inicialmente para activar un interruptor que, a su vez, corta la alimentación del accionamiento del ascensor y deja caer el freno para detener el movimiento de la polea de accionamiento y para detener de esta manera el movimiento de la cabina 16. Sin embargo, si los cables 12 se rompen o la cabina 16 experimenta un estado de caída libre que no se ve afectado por el freno, entonces el limitador 22 puede actuar para activar los dispositivos 24 de seguridad para detener el movimiento de la cabina 16. Además de activar un interruptor para dejar caer el freno, el limitador 22 libera también un dispositivo de enclavamiento que enclava el cable 34 del limitador. El cable 34 del limitador está conectado a los dispositivos 24 de seguridad a través de enlaces 26 mecánicos, palancas 28 y barras 30 de elevación. A medida que la cabina 16 continúa su descenso sin verse afectado por el freno, el cable 34 del limitador, cuyo movimiento está prevenido por el limitador 22 accionado, tira de la palanca 28 de accionamiento. La palanca 28 de accionamiento "configura" los dispositivos 24 de seguridad moviendo los enlaces 26 conectados a las barras 30 de elevación, cuyas barras 30 de elevación causan que los dispositivos de 24 seguridad se acoplen a las guías 20 para detener la cabina 16.
Tal como se ha descrito anteriormente, los sistemas de seguridad de ascensor tradicionales tienen muchas desventajas, incluyendo los limitadores mecánicos. Por lo tanto, las realizaciones de la presente invención incluyen un sistema electrónico capaz de activar el freno de la sala de máquinas y liberar un disparador de seguridad electromagnético con baja histéresis y con requisitos mínimos de energía para activar los dispositivos de seguridad cuando se detectan condiciones de sobre-velocidad y/o de sobre-aceleración específicas de la cabina. El activador electromagnético puede ser reiniciado automáticamente y puede ser liberado para activar los dispositivos de seguridad durante el procedimiento de reinicio. Un sistema de detección y de procesamiento de sobre-aceleración y de sobre-aceleración está configurado para reducir el tiempo de respuesta y para reducir la ocurrencia de falsas activaciones causadas por condiciones no relacionadas con la seguridad de los pasajeros, tales como saltos de los pasajeros en el interior de la cabina del ascensor.
Sistema de protección de ascensor contra la sobre-aceleración y la sobre-velocidad
La Fig. 2 es un esquema de un sistema 40 de ascensor según la presente invención que incluye una cabina 16, un detector 42 de velocidad, un detector 44 de aceleración, un activador 46 de seguridad electromagnético y un controlador 48. El detector 42 de velocidad es un dispositivo electromecánico configurado para medir la velocidad de la cabina 16 conforme se desplaza en el interior del hueco de ascensor durante el funcionamiento del sistema 40 de ascensor y para comunicarse electrónicamente con el controlador 48. Por ejemplo, el detector 42 de velocidad puede ser un tacómetro, al que se hace referencia también como generador. En términos generales, un tacómetro es un dispositivo que mide la velocidad de un componente giratorio, por ejemplo, en revoluciones por minuto (RPM). En realizaciones de la presente invención, el tacómetro medirá electrónicamente la rotación mecánica o convertirá una medición mecánica a señales electrónicas para su interpretación por el controlador 48.
El detector 44 de aceleración puede ser un dispositivo electrónico que está configurado para medir la aceleración de la cabina 16. El detector 44 de aceleración puede ser, por ejemplo, un acelerómetro. Un tipo de acelerómetro que puede usarse es un pequeño sistema micro electro-mecánico (Micro Electro-Mechanical System, MEMS) que consiste comúnmente en una viga en voladizo con una masa de prueba (conocida también como masa sísmica). Bajo la influencia
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de la aceleración, la masa de prueba se desvía de su posición neutra. La desviación de la masa de prueba puede ser medida mediante procedimientos analógicos o digitales. Por ejemplo, puede medirse la variación de capacitancia entre un conjunto de barras fijas y un conjunto de barras conectadas a la masa de prueba.
El controlador 48 puede ser, por ejemplo, una placa de circuito que incluye el microprocesador 48A, una interfaz 48B de entradas/salidas (E/S), indicadores 48C (que pueden ser, por ejemplo, diodos emisores de luz) y un interruptor 48D de la cadena de seguridades. El controlador 48 es alimentado por la fuente 50 de alimentación con una batería 52 de reserva.
Tal como se muestra en la Fig. 2, el detector 42 de velocidad, el detector 44 de aceleración, el activador 46 de seguridad electromagnético y el controlador 48 están todos ellos conectados a la cabina 16. En la Fig. 2, el detector 42 de velocidad está montado en la parte superior de la cabina 16, y el detector 44 de aceleración puede estar montado en una placa de circuito del controlador 48. En realizaciones alternativas, el detector 42 de velocidad y el detector 44 de aceleración pueden estar montados en la cabina 16 en varias ubicaciones que son apropiadas para realizar mediciones de velocidad/aceleración. El controlador 48 está configurado para recibir e interpretar señales desde el detector 42 de velocidad y el detector 44 de aceleración, y para controlar el disparador 46 de seguridad electromagnético.
En realizaciones en las que el detector 42 de velocidad es un tacómetro, el tacómetro puede estar montado a una polea de giro libre en la parte superior de la cabina 16. La polea de giro libre girará a una velocidad relacionada con la velocidad de la cabina 16. Por lo tanto, el tacómetro puede estar configurado para medir la velocidad de la cabina indirectamente mediante la medición de la velocidad a la que gira la polea de giro libre. En una realización alternativa que emplea un tacómetro, por ejemplo, en un sistema de ascensor con una disposición de cable 1:1 que no incluye una polea de giro libre en la cabina, puede suspenderse un cable estático en el hueco adyacente a la cabina 16 y el tacómetro puede estar conectado al cable. Por ejemplo, las Figs. 3A-3C muestran un tacómetro 54 que incluye un soporte 56 de montaje, un generador 58 eléctrico, una polea 60 de accionamiento y una polea 62 tensora. La Fig. 3A es una vista en planta del tacómetro 54. Las Figs. 3B y 3C son vistas en alzado frontal y lateral del tacómetro 54, respectivamente. El tacómetro 54 puede estar conectado a la cabina 16 mediante el soporte 56 de montaje. El generador 58, la polea 60 de accionamiento y la polea 62 tensora están todos ellos conectados al soporte 56 de montaje. La polea 60 de accionamiento está conectada de manera giratoria al generador 58. Un cable estático suspendido en el hueco de ascensor puede subir desde la parte inferior del hueco de ascensor y puede enrollarse parcialmente sobre la polea 62 tensora, debajo de la polea 60 de accionamiento y hacia arriba, hacia la parte superior del hueco de ascensor. A medida que la cabina 16 se desplaza hacia arriba y hacia abajo a lo largo del hueco de ascensor, la acción del cable estático sobre el tacómetro 54 hará girar la polea 60 de accionamiento, la cual, a su vez, accionará el generador 58. La salida del generador es una función de la velocidad a la que es accionado el generador, y puede ser medida para proporcionar una indicación de la velocidad de la cabina 16. En todavía otra realización, un tacómetro puede ser accionado acoplando las guías estacionarias a lo largo de las cuales es guiada la cabina 16 hacia arriba y hacia abajo a lo largo del hueco de ascensor.
El controlador 48 recibe entradas desde el detector 42 de velocidad y desde el detector 44 de aceleración, y proporciona un disparador 46 de seguridad electromagnético de salida. El controlador 48 incluye también un interruptor 48D de la cadena de seguridades, que forma parte de la cadena 64 de seguridades del sistema 40 de ascensor. La cadena 64 de seguridades es una serie de dispositivos electromecánicos distribuidos en el interior del hueco de ascensor y conectados al accionamiento y al freno del ascensor en la sala de máquinas.
El disparador 46 de seguridad electromagnético está dispuesto en la cabina 16 para ser conectado a los dispositivos de seguridad de la cabina, que, en aras de la claridad, no se muestran en la Fig. 2, pero que pueden estar dispuestos y pueden funcionan de manera similar a los dispositivos 24 de seguridad descritos con referencia a la Fig. 1. La Fig. 1 muestra unos dispositivos 24 de seguridad dispuestos hacia la parte inferior de la cabina 16, y el disparador 46 de seguridad electromagnético puede estar montado también en la parte inferior de la cabina 16. Realizaciones alternativas pueden incluir sistemas de ascensor con los dispositivos de seguridad y el activador 46 de seguridad electromagnético dispuestos hacia la parte superior de la cabina.
Durante el funcionamiento del sistema 40 de ascensor, el detector 42 de velocidad y el detector 44 de aceleración detectan la velocidad y la aceleración de la cabina 16 que se desplaza en el interior del hueco de ascensor. El controlador 48 recibe señales desde el detector 42 de velocidad y desde el detector 44 de aceleración, e interpreta la información para determinar si se ha producido un estado de sobre-velocidad y/o de sobre-aceleración inseguro. En el caso en el que la cabina 16 experimenta un estado de sobre-velocidad y/o de sobre-aceleración inseguro, el controlador 48 abre primero el interruptor 48D de la cadena de seguridades de la cadena 64 de seguridades del sistema 40 de ascensor. La apertura del interruptor 48D abre la cadena 64 de seguridades para interrumpir el suministro de energía al accionamiento 66 del ascensor (situado típicamente en la sala de máquinas en el extremo superior del hueco de ascensor) y activa o suelta el freno 68 en la polea de accionamiento del accionamiento 66 del ascensor. En el caso en el que el movimiento de la cabina 16 no se ve afectado por la caída del freno 68 en la sala de máquinas (por ejemplo, los cables 12 conectados a la cabina 16 fallan), sigue detectándose el estado de sobre-velocidad o de sobre-aceleración, y el controlador 48 libera el disparador 46 de seguridad electromagnético. La liberación del disparador 46 de seguridad causa que los dispositivos de seguridad del ascensor, incluyendo, por ejemplo, los dispositivos 24 de seguridad mostrados en la Fig. 1, sean activados para frenar
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o para detener la cabina 16. A continuación, se mostrarán y describirán más detalladamente las realizaciones de disparadores de seguridad electromagnéticos y de sistemas de detección y de procesamiento de sobre-aceleración y sobre aceleración según la presente invención.
Disparador de seguridad electromagnético de ascensor
Las Figs. 4A y 4B son ilustraciones esquemáticas del disparador 46 de seguridad electromagnético según la presente invención, empleado en un sistema de ascensor que incluye dispositivos 70A y 70B de seguridad. El disparador 46 de seguridad incluye un enlace 72, un actuador 74 lineal, un electroimán 76 y un muelle 78. La Fig. 4A muestra el disparador 46 en un estado preparado, esperando a ser liberado para activar los dispositivos 70A, 70B de seguridad. La Fig. 4B muestra el disparador 46 liberado para activar los dispositivos 70A, 70B de seguridad. En aras de la simplicidad, no todos los componentes del sistema de ascensor se muestran en las Figs. 4A y 4B. Sin embargo, en general, tal como se ha descrito anteriormente, los componentes del disparador 46 y de los dispositivos 70A, 70B de seguridad estarán montados a la masa del sistema de ascensor que están protegiendo contra condiciones inseguras, que incluye, por ejemplo, una cabina o un contrapeso. Los dispositivos 70A, 70B de seguridad pueden tener una disposición y una configuración similares a las de los dispositivos 24 de seguridad mostrados en la Fig. 1, o pueden ser cualquier otro dispositivo de seguridad capaz de ser activado mecánicamente por el disparador 46 y capaz de ralentizar o detener una masa de un sistema de ascensor en un estado de sobre-velocidad y/o de sobre-aceleración insegura.
En las Figs. 4A y 4B, el enlace 72 está conectado cinemáticamente a los dispositivos 70A, 70B de seguridad por los puntos 80A, 80B de pivote y las barras 82A, 82B de elevación de seguridad, respectivamente. En realizaciones alternativas, el enlace 72 puede estar conectado a los dispositivos 70A, 70B de seguridad mediante mecanismos cinemáticos más simples o más complejos en cualquier disposición que cause que los dispositivos 70A, 70B de seguridad se activen cuando el enlace 72 se mueve. Además, puede emplearse más de un activador 46 de seguridad electromagnético en el sistema de ascensor. Por ejemplo, en lugar de que un disparador 46 active ambos dispositivos 70A, 70B de seguridad, tal como se muestra en las Fig. 4A y 4B, realizaciones alternativas pueden incluir un disparador 46 para cada dispositivo 70 de seguridad. El actuador 74 lineal está conectado a un lado de la cabina 16 de ascensor. El electroimán 76 está conectado al actuador 74 lineal y está conectado magnéticamente al enlace 72. El muelle 78 está conectado entre el enlace 72 y la cabina 16.
Durante el funcionamiento del ascensor, el disparador 46 de seguridad electromagnético es operable para activar los dispositivos 70, 70B de seguridad en el caso en el que se detecta un estado de sobre-velocidad o de sobre-aceleración inseguro para la cabina 16. Tal como se ilustra en la Fig. 4B, el disparador 46 está configurado para abrir la conexión magnética entre el electroimán 76 y el enlace 72 accionando el electroimán 76 cuando se produce un estado de sobre-velocidad o de sobre-aceleración. Cuando se acciona el electroimán 76, se permite que el enlace 72 se aleje del electroimán 76, lo que libera la energía almacenada en el muelle 78 comprimido para causar que el muelle 78 se descomprima. A su vez, la descompresión del muelle 78 mueve el enlace 72 para elevar las barras 82A, 82B de elevación y, de esta manera, para activar los dispositivos 70A, 70B de seguridad para ralentizar o detener la cabina 16.
Una vez resuelta la condición de seguridad para la cabina 16, el disparador 46 puede restablecerse automáticamente. El actuador 74 lineal está configurado para extenderse para posicionar el electroimán 76 para agarrar el enlace 72, es decir, para restablecer la conexión magnética, después de que el enlace 72 se ha movido para activar los dispositivos 70, 70B de seguridad. A continuación, el actuador 74 lineal puede retraer el electroimán 76, que está conectado magnéticamente al enlace 72, para comprimir el muelle 78 y desactivar los dispositivos 70, 70B de seguridad. Finalmente, el disparador 46 puede activar los dispositivos 70, 70B de seguridad durante una operación de restablecimiento causando que el electroimán 76 libere el enlace 72, mientras el actuador 74 lineal se está retrayendo.
La Fig. 5 es una vista en planta, en despiece, que muestra una implementación del disparador 86 de seguridad electromagnético según la presente invención montado hacia la parte inferior de la cabina 16 de ascensor adyacente a la barra 90 de elevación de seguridad. El disparador 86 incluye un enlace 92, un actuador 94 lineal, un electroimán 96 y un muelle 98 helicoidal. En la Fig. 5, un extremo del enlace 92 está conectado a la barra 90 de elevación. El extremo opuesto del enlace 92 está conectado al muelle 98 helicoidal y está conectado magnéticamente al electroimán 96. Entre los dos extremos, el enlace 92 está conectado de manera pivotante a la cabina 88 en el punto 100 de pivote. El actuador 94 lineal está conectado al electroimán 96. El muelle 98 helicoidal está conectado a la cabina 88. El disparador 86 se muestra en un estado preparado con el muelle 98 helicoidal completamente comprimido y el electroimán 96 conectado magnéticamente al enlace 92.
El electroimán 96 está configurado para ser magnetizado cuando está en un estado no energizado y para desmagnetizarse cuando está en un estado energizado. Por lo tanto, durante el funcionamiento seguro normal de la cabina 88, el electroimán 96 mantiene el enlace 92 y el muelle 98 helicoidal comprimido sin necesidad de un suministro continuo de electricidad. Cuando se detecta un estado de sobre-velocidad o de sobre-aceleración inseguro, el disparador 86 puede ser liberado para activar el dispositivo de seguridad conectado a la barra 90 elevadora mediante el envío de un impulso eléctrico al electroimán 96 para superar la conexión magnética al enlace 92, liberando de esta manera la energía almacenada en el muelle 98 comprimido para causar que el muelle 98 se descomprima. A su vez, la descompresión del
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muelle 98 mueve el enlace 92 para mover la barra 90 de elevación y, de esta manera, activar el dispositivo de seguridad para ralentizar o para detener la cabina 88.
El actuador 94 lineal es un actuador eléctrico que incluye un motor 94a eléctrico conectado de manera operativa al eje 94b de accionamiento. El motor 94a puede emplear, por ejemplo, un sistema de accionamiento de husillo de bolas o de tornillo sin fin para convertir el movimiento giratorio del motor 94a en un movimiento lineal del eje 94b. En cualquier caso, el motor 94a puede no ser accionable inversamente para hacer que el disparador 86 sea energéticamente más eficiente y menos complejo. Los actuadores no accionables inversamente pueden ser establecidos a una posición particular, por ejemplo, la posición de extensión o retracción del eje 94b, y pueden mantenerse en esa posición sin proporcionar al actuador un suministro continuo de electricidad. El eje 94b de accionamiento solo se moverá durante una operación de restablecimiento, primero para conectarse al electroimán 96, y a continuación para devolver el mecanismo de seguridad a su ubicación de restablecimiento.
Aunque el disparador 86 mostrado en la Fig. 5 emplea un muelle 98 helicoidal, realizaciones alternativas pueden incluir muelles mecánicos diferentes u otros miembros elásticos. Por ejemplo, el disparador 86 podría emplear un muelle de torsión conectado al enlace 92 en el punto 100 de pivote. El muelle de torsión podría establecerse para mantenerse en compresión cuando el actuador 94 se retrae y el electroimán 96 es conectado magnéticamente al enlace 92.
Sistema de detección y de procesamiento de sobre-aceleración y de sobre-velocidad
En términos generales, los sistemas de ascensor están diseñados para detectar y activar los dispositivos de seguridad del ascensor bajo condiciones de embalamiento y de caída libre. Un estado de embalamiento es cuando los frenos de la sala de la máquina del ascensor no pueden sostener la cabina cuando se desplaza en cualquier dirección, generando un umbral de aceleración máxima. Un estado de caída libre es un ascensor que desciende a 1 g. La activación de los dispositivos de seguridad normalmente significa que la desactivación del sistema de accionamiento y la caída del freno en la sala de máquinas han fallado o que se espera que fallen al prevenir que la cabina del ascensor se desplace a velocidades y/o aceleraciones inseguras.
Las normativas de ascensor especifican la velocidad máxima a la que se requiere que los dispositivos de seguridad apliquen una fuerza de frenado al ascensor. Algunas jurisdicciones especifican también dos configuraciones de velocidad, una para soltar el freno y desactivar el sistema de accionamiento y otra para aplicar los dispositivos de seguridad.
Los pasajeros en los ascensores pueden crear perturbaciones durante un corto período de tiempo que harán que el sistema parezca estar en un estado de sobre-velocidad y/o de sobre-aceleración. Los dispositivos de seguridad del ascensor no deberían reaccionar a estas perturbaciones. Los ejemplos de perturbaciones debidas a los pasajeros que no crean condiciones inseguras incluyen saltos en la cabina o rebotes que causan que la cabina oscile. Un pasajero puede causar, por ejemplo, una oscilación de 2 a 4 hertzios con una amplitud de 0,4 m/s (1,3 pies/s). Los dispositivos de seguridad tampoco deberían experimentar activaciones falsas bajo frenadas de emergencia o golpes de amortiguación. Las señales de velocidad se obtienen normalmente mediante alguna forma de encoder o transductor de tracción incluyendo, por ejemplo, las disposiciones de tacómetro descritas anteriormente. Estos dispositivos están sujetos a lecturas falsas momentáneas debidas a una pérdida de tracción. Las realizaciones de los sistemas de detección y de procesamiento de sobre-aceleración y de sobre-velocidad según la presente invención detectan condiciones de embalamiento y de caída libre del sistema de ascensor mediante la distinción entre la sobre-aceleración y la sobre-velocidad causadas por condiciones no relacionadas con la seguridad de los pasajeros y la sobre-aceleración y la sobre-velocidad causadas por condiciones inseguras. Tras detectar una condición real de embalamiento y/o de caída libre, los sistemas activan electrónicamente el freno en la sala de máquinas y, cuando es apropiado, activan los dispositivos de seguridad.
Los sistemas de detección y de procesamiento de sobre-aceleración y de sobre-velocidad incluyen un detector de velocidad electromecánico y un detector de aceleración conectados y configurados para enviar señales a un controlador tal como se describe con referencia a, y se muestra en, la Fig. 2. El controlador puede incluir un microprocesador y circuitería asociada. El algoritmo o los algoritmos de detección y de procesamiento de velocidad y aceleración incluidos en el sistema pueden ser implementados en un software integrado o pueden ser almacenados en una memoria para su uso por el microprocesador. La memoria incorporada puede incluir, por ejemplo, memoria flash.
La Fig. 6 es un diagrama de flujo del procedimiento 120 según la presente invención para detectar y procesar condiciones de sobre-aceleración y de sobre-velocidad para una masa de un sistema de ascensor (por ejemplo, una cabina o un contrapeso). Tal como se ha descrito anteriormente, el procedimiento 120 puede ser implementado como uno o más algoritmos basados en software o en hardware ejecutados por un controlador. El procedimiento 120 incluye recibir una velocidad detectada de la masa desde un detector de velocidad (etapa 122) y recibir una aceleración detectada de la masa desde un detector de aceleración (etapa 124). Se calcula una velocidad filtrada de la masa como una función de la velocidad detectada y de la aceleración detectada (etapa 126). La velocidad filtrada se compara con una velocidad de umbral para determinar si la masa ha alcanzado un estado de sobre-velocidad (etapa 128).
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La señal de velocidad, no procesada, capturada por el detector de velocidad, puede estar sujeta a una diversidad de errores, siendo el más típico el deslizamiento, por ejemplo, de un tacómetro empleado como detector de velocidad. Con el fin de reducir el impacto de dichos errores sobre el sistema, la velocidad detectada puede ser combinada con una aceleración detectada de manera que se cree una velocidad combinada (filtrada) que tenga un error global más pequeño. La velocidad filtrada puede ser calculada (etapa 126) usando, por ejemplo, un filtro proporcional más integral (PI) con la aceleración medida alimentada al bucle para realizar ajustes para las condiciones de error que incluyen, por ejemplo, el deslizamiento del detector de velocidad.
La velocidad filtrada puede ser calculada como una función de la velocidad detectada y de la aceleración detectada (etapa 126) multiplicando inicialmente un error de velocidad por una ganancia para determinar un error de velocidad proporcional. El error de velocidad es integrado también, y el error de velocidad integrado es multiplicado por la ganancia para determinar un error de velocidad proporcional integrado. El error de velocidad proporcional, el error de velocidad proporcional integrado y la aceleración medida se suman para determinar una aceleración filtrada. La aceleración filtrada es integrada para determinar la velocidad filtrada. El cálculo de la velocidad filtrada puede ser implementado en un bucle continuo en el que el error de velocidad es igual a la velocidad detectada menos la velocidad filtrada calculada por el controlador en el ciclo anterior en el bucle. El efecto del filtrado PI es hacer que la información de aceleración domine en las frecuencias más altas donde el detector de aceleración muestra una mayor precisión que el detector de velocidad, y que la información de velocidad domine en las frecuencias más bajas donde el detector de velocidad muestra una mayor precisión que el detector de aceleración.
En algunas realizaciones, el error de aceleración y el error de velocidad pueden ser supervisados durante el funcionamiento normal del ascensor para detectar un fallo en el detector de velocidad o de aceleración. El error de aceleración y el error de velocidad pueden ser pasados a través de un filtro paso bajo y puede declararse un error de detector si el error de aceleración o el error de velocidad excede un nivel de error umbral.
Además de calcular la velocidad filtrada (etapa 126), el procedimiento 120 incluye comparar la velocidad filtrada con una velocidad de umbral para determinar si la masa ha alcanzado un estado de sobre-velocidad (etapa 128). Un punto de detección de sobre-velocidad inicial se produce típicamente cuando la velocidad de la masa del ascensor excede un umbral de sobre-velocidad que normalmente viene especificado por las autoridades responsables de las normativas de la industria. El sistema de accionamiento y el sistema de freno son desactivados cuando se excede el umbral de sobre-velocidad. Sin embargo, si se detecta un estado de sobre-velocidad sin condiciones adicionales, el sistema será sensible a una diversidad de perturbaciones que incluyen, por ejemplo, personas saltando en el interior de la cabina. Con el fin de mitigar estas perturbaciones, pueden usarse una diversidad de técnicas de procesamiento, que incluyen, por ejemplo, indicar un estado de sobre-velocidad solo cuando la velocidad de la masa excede la velocidad de umbral durante un período de tiempo continuo ("período de tiempo de sobre-velocidad").
El período de tiempo de sobre-velocidad puede ser un valor fijo que incluye, por ejemplo, 1 segundo. De manera alternativa, el período de tiempo de sobre-velocidad puede ser calculado como una función de la cantidad en la que la velocidad filtrada excede la velocidad de umbral. Por ejemplo, la Fig. 7 es un gráfico del período de tiempo de sobre-velocidad como una función de la diferencia entre la velocidad filtrada de la masa del ascensor y la velocidad de umbral que indica inicialmente una posible condición de sobre-velocidad. La curva 130 en la Fig. 7 representa una manera de implementar la condición adicional de un tiempo de sobre-velocidad antes de indicar que la masa del ascensor está en un estado de sobre-velocidad. Tal como se muestra en la Fig. 7, el tiempo de sobre-velocidad está inversa y exponencialmente relacionado con la cantidad en la que la velocidad filtrada excede la velocidad de umbral. Por lo tanto, a medida que la velocidad filtrada de la masa del ascensor excede la velocidad de umbral en cantidades crecientes, el tiempo de sobre-velocidad (es decir, el tiempo durante el que la masa debe permanecer a una velocidad por encima del umbral antes de indicar un estado de sobre-velocidad) disminuye exponencialmente. Después de comparar la velocidad filtrada con una velocidad de umbral para determinar si la masa ha alcanzado un estado de sobre-velocidad (etapa 128), que puede incluir determinar si la velocidad filtrada de la masa es mayor que el umbral durante el tiempo de sobre-velocidad, el procedimiento 120 puede incluir también soltar el freno mecánico de la polea de accionamiento.
Tal como se ha descrito anteriormente, en ciertas circunstancias, la liberación del freno de la polea de accionamiento no detendrá la masa del ascensor, indicando un estado de embalamiento. Por lo tanto, el procedimiento 120 puede incluir la etapa de liberar un disparador de seguridad electromecánico para activar un dispositivo de seguridad del ascensor cuando la masa permanece en el estado de sobre-velocidad después de liberar el freno mecánico de la polea de accionamiento. El punto de disparo en el que se indica un estado de embalamiento puede ser una función de la velocidad VT a la que la masa que se acelera a una tasa A establecida requerirá una cantidad de tiempo Ts determinada en alcanzar una velocidad Vc requerida según las normativas para aplicar la fuerza de frenado de los dispositivos de seguridad. Como ejemplo, un ascensor de 1 m/s que acelera con una aceleración de 0,26 g puede desplazarse desde un umbral de sobre-velocidad inicial de 1,057 m/s a una velocidad Vc requerida según las normativas de 1,43 m/s en 145 milisegundos. Se requieren 25 milisegundos para activar los dispositivos de seguridad. Por lo tanto, la velocidad de desplazamiento VT = 1,35 m/s, que es la velocidad a los 120 milisegundos (145-25) desde 1,057 m/s. Esta velocidad de disparo permite el tiempo necesario (25
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milisegundos) para activar los dispositivos de seguridad antes de que se alcance la velocidad requerida según las normativas.
Además de los estados de embalamiento, debe tenerse en cuenta un estado inseguro separado conocido como caída libre en los sistemas de seguridad de ascensor. Tal como indica su nombre, una masa de sistema de ascensor que cae libremente está cayendo sin encontrar impedimentos por cualquier activación de frenado o de seguridad. Matemáticamente, un estado de caída libre se produce cuando la masa se desplaza hacia abajo a 1 g. Debido a que una masa que cae libremente no se ve afectada por los frenos o los dispositivos de seguridad, se desplazará desde el umbral de sobre-velocidad inicial hasta el punto en el que los dispositivos de seguridad deben empezar a aplicar una fuerza de frenado en un período de tiempo más corto que un embalamiento. Por ejemplo, un ascensor de 1 m/s en caída libre puede desplazarse desde un umbral de sobre-velocidad de 1,057 m/s al punto de disparo requerido según las normativas en 45 milisegundos. Si el sistema de seguridad del ascensor usa solo la velocidad de la masa, el accionamiento de los dispositivos de seguridad debería empezar a una velocidad mucho más baja, resultando en más activaciones falsas debidas a perturbaciones no relacionadas con la seguridad. Por lo tanto, puede usarse una aceleración filtrada cualificada o matizada por la velocidad para eliminar las perturbaciones y permitir un tiempo de reacción más rápido.
Por lo tanto, el procedimiento 120 puede incluir también las etapas de comparar una aceleración filtrada con una aceleración de umbral, y medir durante cuánto tiempo ha estado la masa en el estado de sobre-velocidad. La aceleración filtrada es calculada como parte del cálculo de la velocidad filtrada de la masa (etapa 126) y es igual a la suma del error de velocidad proporcional, el error de velocidad proporcional integrado y la aceleración medida. En el caso en el que la aceleración filtrada y el tiempo de sobre-velocidad superen los umbrales establecidos, el procedimiento 120 puede incluir también liberar el freno de la polea de accionamiento y aplicar simultáneamente los dispositivos de seguridad del ascensor. Por ejemplo, el freno en la sala de máquinas y los dispositivos de seguridad pueden ser activados si la aceleración filtrada supera 0,5 g y la masa del ascensor se está desplazando hacia abajo a una velocidad mayor que el umbral de sobre-velocidad continuamente durante 10 milisegundos. El requisito de un período de tiempo continuo relativamente pequeño por encima del umbral de velocidad evita disparos con las condiciones de impacto, tales como una persona que impacta en la plataforma en un salto. La cualificación de la aceleración con la información de velocidad previene disparos durante otros eventos, tales como, por ejemplo, paradas de emergencia y golpes de amortiguación.
El procedimiento 120 puede incluir también el filtrado de las mediciones de aceleración no procesadas en una o más frecuencias con el fin de reducir la influencia de las perturbaciones externas. El filtrado de la aceleración medida puede incluir el filtrado de la aceleración medida a través de uno o más de entre un filtro pasa baja y un filtro de supresión de banda en un intervalo de frecuencias de resonancia del hueco de ascensor. Por ejemplo, la aceleración medida puede ser pasada primero a través de un filtro pasa baja para eliminar las perturbaciones de alta frecuencia. A continuación, la aceleración puede ser pasada a través de un filtro de supresión de banda para eliminar los efectos debidos a oscilaciones no relacionadas con la seguridad, incluyendo, por ejemplo, personas saltando en la cabina y la excitación del sistema durante las paradas de emergencia. El objetivo del filtro de supresión de banda es reducir los efectos de las frecuencias de resonancia del hueco del ascensor, que pueden incluir, por ejemplo, un corte de 10 dB a frecuencias de 2,5 a 6 Hz.
Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a realizaciones particulares, las personas con conocimientos en la materia reconocerán que pueden realizarse cambios en las formas y en los detalles sin apartarse del alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones siguientes.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de detección y de procesamiento de estados de sobre-aceleración y de sobre-velocidad, en el que el sistema comprende:
    un detector (42) de velocidad configurado para supervisar una velocidad de una masa del sistema (40) de ascensor;
    un detector (44) de aceleración configurado para supervisar una aceleración de la masa del sistema de ascensor; y
    un controlador (48) conectado eléctricamente al detector de velocidad y al detector de aceleración, en el que el controlador está configurado para:
    recibir una velocidad detectada de la masa del sistema de ascensor desde el detector de velocidad;
    recibir una aceleración detectada de la masa del sistema de ascensor desde el detector de aceleración;
    calcular una velocidad filtrada de la masa del sistema de ascensor como una función de la velocidad detectada y de la aceleración detectada; y
    comparar la velocidad filtrada con una velocidad de umbral para determinar si la masa del sistema de ascensor ha alcanzado un estado de sobre-velocidad; y caracterizado por que
    el controlador está configurado para:
    multiplicar un error de velocidad por una ganancia para determinar un error de velocidad proporcional;
    integrar el error de velocidad y multiplicar el error de velocidad integrado por la ganancia para determinar un error de velocidad proporcional integrado;
    sumar el error de velocidad proporcional, el error de velocidad proporcional integrado y la aceleración medida para determinar una aceleración filtrada; e integrar la aceleración filtrada para determinar la velocidad filtrada.
  2. 2. Sistema según la reivindicación 1, en el que el controlador está configurado para activar un freno de polea de accionamiento cuando determina que la masa ha alcanzado el estado de sobre-velocidad.
  3. 3. Sistema según la reivindicación 2, en el que el controlador está configurado para liberar un disparador (46) de seguridad electromecánico para activar un dispositivo (70) de seguridad del ascensor cuando determina que la masa todavía está en el estado de sobre-velocidad después de que el freno de la polea de accionamiento ha sido activado.
  4. 4. Sistema según la reivindicación 1, en el que el error de velocidad es igual a la velocidad detectada en un primer momento menos la velocidad filtrada calculada por el controlador en un segundo momento que ocurrió antes del primer momento.
  5. 5. Sistema según la reivindicación 1, en el que el controlador está configurado para calcular un error de aceleración como una función de la aceleración detectada y la aceleración filtrada, y preferiblemente en el que el error de aceleración es igual a la aceleración detectada menos la aceleración filtrada.
  6. 6. Sistema según la reivindicación 1, en el que el controlador está configurado para:
    comparar la aceleración filtrada con una aceleración de umbral; y
    medir durante cuánto tiempo permanece la masa del sistema ascensor en el estado de sobre-velocidad, y preferiblemente en el que el controlador está configurado para activar un freno de la polea de accionamiento y para activar simultáneamente un dispositivo de seguridad del ascensor si determina que la aceleración filtrada excede la aceleración de umbral y que la masa del sistema de ascensor ha estado en el estado de sobre-velocidad durante un tiempo superior a un período de tiempo de caída libre.
  7. 7. Sistema según la reivindicación 1, en el que el controlador está configurado para determinar si la masa del sistema de ascensor está en el estado de sobre-velocidad durante un período de tiempo de sobre-velocidad, y preferiblemente en el que el controlador está configurado para activar un freno de la polea de accionamiento cuando determina que la masa del sistema de ascensor está en el estado de sobre-velocidad durante un tiempo superior al período de tiempo de sobre-velocidad, y más preferiblemente en el que el período de tiempo de sobre-velocidad es una función de una cantidad en la que la velocidad filtrada excede la velocidad de umbral, y preferiblemente en el que el período de tiempo de sobre-velocidad es inversamente proporcional a la cantidad en la que la velocidad filtrada excede la velocidad de umbral, y preferiblemente en el que la relación inversamente proporcional entre el
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    período de tiempo de sobre-velocidad y la cantidad en la que la velocidad filtrada excede la velocidad de umbral es una relación exponencial.
  8. 8. Sistema según la reivindicación 1, en el que el controlador está configurado para filtrar la aceleración detectada en una o más frecuencias, y preferiblemente en el que el controlador está configurado para filtrar la aceleración detectada a través de uno o más filtros pasa baja y de supresión de banda en un intervalo de frecuencias de resonancia del hueco del ascensor.
  9. 9. Procedimiento de detección y de procesamiento de estados de sobre-aceleración y de sobre-velocidad para una masa de un sistema de ascensor, en el que el procedimiento comprende:
    detectar la velocidad de la masa del sistema de ascensor;
    detectar la aceleración de la masa del sistema de ascensor;
    calcular una velocidad filtrada de la masa del sistema de ascensor como una función de la velocidad detectada y la aceleración detectada; y
    comparar la velocidad filtrada con una velocidad de umbral para determinar si la masa del sistema de ascensor ha alcanzado un estado de sobre-velocidad; y caracterizado porque el cálculo de una velocidad filtrada de la masa comprende:
    multiplicar un error de velocidad por una ganancia para determinar un error de velocidad proporcional;
    integrar el error de velocidad y multiplicar el error de velocidad integrado por la ganancia para determinar un error de velocidad proporcional integrado;
    sumar el error de velocidad proporcional, el error de velocidad proporcional integrado y la aceleración detectada para determinar una aceleración filtrada; e
    integrar la aceleración filtrada para determinar la velocidad filtrada, y preferiblemente en el que el error de velocidad es igual a la velocidad detectada en un primer momento menos la velocidad filtrada calculada en un segundo momento que ocurrió antes del primer momento.
  10. 10. Procedimiento según la reivindicación 9 que comprende además activar un freno de polea de accionamiento si se determina que la masa del sistema de ascensor ha alcanzado el estado de sobre-velocidad, y que preferiblemente comprende además liberar un disparador de seguridad electromecánico para activar un dispositivo de seguridad del ascensor si se determina que la masa del sistema de ascensor todavía se encuentra en el estado de sobre-velocidad después de activar el freno de la polea de transmisión.
  11. 11. Procedimiento según la reivindicación 9, que comprende, además: comparar la aceleración filtrada con una aceleración de umbral; y
    determinar durante cuánto tiempo permanece la masa del sistema de ascensor en el estado de sobre-velocidad, y preferiblemente comprende además activar un freno de la polea de accionamiento y activar simultáneamente un dispositivo de seguridad del ascensor si se determina que la aceleración filtrada excede el umbral de aceleración y la masa del sistema de ascensor ha estado en un estado de sobre-velocidad durante un tiempo superior a un período de tiempo de caída libre.
  12. 12. Procedimiento según la reivindicación 9 que comprende además determinar si la masa del sistema de ascensor está en el estado de sobre-velocidad durante un período de tiempo de sobre-velocidad, y preferiblemente comprende además activar un freno de la polea de accionamiento si se determina que la masa del sistema de ascensor está en el estado de sobre-velocidad durante un tiempo superior al período de tiempo de sobre-velocidad, y preferiblemente comprende además liberar un disparador de seguridad electromecánico para activar un dispositivo de seguridad del ascensor si se determina que la masa del sistema de ascensor alcanza una velocidad de embalamiento mayor que la velocidad de umbral después de la activación del freno de la polea de accionamiento.
  13. 13. Procedimiento según la reivindicación 9 que comprende además filtrar la aceleración medida en una o más frecuencias, y preferiblemente en el que el filtrado de la aceleración detectada en una o más frecuencias comprende filtrar la aceleración detectada a través de uno o más de entre un filtro pasa baja y un filtro de supresión de banda en un intervalo de frecuencias de resonancia del hueco de ascensor.
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