專利名稱：電梯的監(jiān)視的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對電梯進行監(jiān)視的方法和系統(tǒng)，所述方法大大簡化了在安全鏈路結構中所采用的部件和安全鏈路結構，而且改善了電梯的工作性能。
背景技術：
過去，將安全信息的采集與電梯控制信息的采集嚴格地分隔開，此點曾經是電梯制造業(yè)的標準實踐。導致此點的部分原因在于，電梯控制器不斷地需要有關轎廂位置和速度的高精度的信息，而對于安全鏈路的最重要的因素是提供的信息必須得到可靠的保障。因此，盡管近幾年用于向控制器提供信息的傳感器技術得到大大的改進，但用于電梯安全鏈路的傳感器仍然建立在功能有限的并且相對過時的“經驗證和值得信賴的”機械或機電原理上；對通常的限速器的設置應使其在達到單獨的預定的超速值時被啟動和與安全相關的位置信息的采集被限定在豎井端和停靠的門區(qū)上。
由于控制器和安全鏈路系統(tǒng)在一定的程度上采集的信息相同，所以在已有的電梯設備中就信息采集而言常常存在部分冗余的現(xiàn)象。
因此曾經提出采用更為智能的電子或可編程的傳感器替代例如通常的限速器和在豎井端的應急限位開關等安全鏈路的部件。在WO-A1-03/011733中披露了這樣一種系統(tǒng)，其中沿整個電梯豎井安裝有單曼徹斯特編碼道，所述編碼被安裝在轎廂上的傳感器讀出和傳感器向控制器輸出非常精確的位置信息。另外，由于包括有兩個相同的傳感器，所述傳感器與兩個相互監(jiān)視的處理器連接，因而滿足了提供可靠的安全鏈路信息所需的雙備份標準的要求。但由于需要包括一個備份傳感器，勢必導致系統(tǒng)比較昂貴，所以該系統(tǒng)主要適用于高檔的電梯設備，而不是中、低擋的電梯設備。另外由于采用相同的傳感器對相同的參數(shù)進行測量，并且由于其具有相同的制造容限和工作條件，所以很容易在大致相同的時刻失效。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于大大簡化在安全鏈路結構中采用的部件和安全鏈路結構，并且通過采用用于采集豎井信息的更為智能的系統(tǒng)改善電梯的工作性能。
實現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術方案是，一種用于監(jiān)視電梯安全的方法和系統(tǒng)，所述電梯具有轎廂，所述轎廂被驅動裝置驅動，其中對轎廂的運行參數(shù)進行檢測，并將檢測出的轎廂的運行參數(shù)不斷地與同樣檢測出的驅動裝置的運行參數(shù)進行比較。當兩個參數(shù)之間的偏差大于給定值時，啟動應急掣停。否則將輸出其中的一個運行參數(shù)作為驗證信號。將驗證信號與預定的容許值進行比較。當驗證信號超過允許范圍時，啟動應急掣停。檢測出的轎廂和驅動裝置的運行參數(shù)可以是下述物理量中的任意一個位置、速度和加速度。
由于驗證信號是由對兩個獨立的傳感器系統(tǒng)的信號的比較導出的，所以滿足現(xiàn)行的安全規(guī)定。
另外兩個獨立的傳感器系統(tǒng)對不同的參數(shù)進行監(jiān)視，因而大大增強了其功能；例如采用所述的方法和系統(tǒng)可以很容易地判定出驅動裝置工作和轎廂運行之間的偏差，在必要時，做出安全反應。
可以通過在轎廂上安裝傳感器，實現(xiàn)對轎廂運行參數(shù)的檢測，或如果對已有的電梯設備進行技術改造，可以通過在限速器上安裝傳感器，實現(xiàn)對轎廂的運行參數(shù)進行檢測。
通常的限速器具有單個的預定的超速值，而本發(fā)明采用一個容許值暫存器，從而使超速值分別視轎廂在電梯豎井內的位置的不同而不同。
優(yōu)選在任何一次應急掣停后立刻對轎廂的減速進行監(jiān)視。當減速低于特定值時，安裝在轎廂上的安全制動器才動作，使轎廂停止移動。而在通常的系統(tǒng)中，安全制動器只在達到預定的超速值才動作。因此例如當電梯設備的曳引纜索即將斷裂時，只有當達到較高的超速極限時，通常的系統(tǒng)才將安全制動器釋放，對轎廂掣停。很明顯，在很高的速度時這種利用安全制動器對應于導軌實現(xiàn)對轎廂的摩擦制動將會導致對導軌的嚴重的損壞和明顯地將對在轎廂內的任何一名乘客都會造成非常不舒服的感覺。


下面將對照實施例并結合附圖對本發(fā)明加以詳細說明。圖中示出圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例在電梯設備中采用的傳感系統(tǒng)的示意圖；圖2為信號流程圖，說明來自圖1所示的傳感系統(tǒng)的信號是如何被處理成與安全相關的豎井信息的；圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例在電梯設備中采用的傳感系統(tǒng)的示意圖；圖4為信號流程圖，說明來自圖3所示的傳感系統(tǒng)的信號是如何被處理成與安全相關的豎井信息的；圖5為根據(jù)本發(fā)明的第第三實施例在電梯設備中采用的傳感系統(tǒng)的示意圖；圖6為信號流程圖，說明來自圖5所示的傳感系統(tǒng)的信號是如何被處理成與安全相關的豎井信息的；和圖7位圖1-6的實施例的總系統(tǒng)結構的綜覽圖。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電梯設備。電梯設備包括轎廂2，所述轎廂沿設置在豎井4內的導軌(圖中未示出)垂直移動。利用纜索或皮帶10將轎廂2與對重8連接，利用安裝在電機12的輸出軸上的曳引輪16對所述纜索或皮帶10進行承載和驅動。由電梯控制器11對電機12和利用電機實現(xiàn)的轎廂4移動進行控制。乘客被輸送給所需的樓層，并通過沿豎井以規(guī)律的間隔安裝的樓層門6。曳引輪16、電機12和控制器11被安裝在豎井4上面的單獨的機房內或也可以安裝在豎井上面的區(qū)段內。
在任何通常的電梯設備中，轎廂4在豎井4內的位置對于控制器11來說是非常重要的。因此需要生成豎井信息的設備。在本例中這種設備由安裝在轎廂4上的絕對位置編譯碼器18構成，所述編譯碼器18與在整個豎井高度上延伸的齒帶20連續(xù)驅動嚙合。在EP-B1-1278693中披露了這樣一種系統(tǒng)，所以在此不再贅述。主要旨在校準，有一塊磁鐵24安裝在豎井4的每個?？繕菍痈叨壬?。在首次學習運行時磁鐵24對安裝在轎廂4上的磁鐵檢測器22進行激活和因此被絕對位置編譯碼器18記錄的相應的位置作為電梯設備的樓層門6位置被存儲。在對大樓進行調整時，磁鐵25和磁鐵檢測器22用于相應地重新調整這些存儲的位置。這時可以由絕對位置編譯碼器18直接獲得控制器11所需的所有與安全不相關的豎井信息。
通常的電梯設備還包括一個限速器，所述限速器用于當轎廂4的運行速度超過預定的速度時，采用機械方式使接合在轎廂4上的安全制動器動作。在圖1所示的本發(fā)明的實施例中沒有限速器，而是在曳引輪26上設置有一個增量脈沖信號發(fā)生器26，用于對曳引輪的速度進行連續(xù)檢測。另外也可以將增量脈沖信號發(fā)生器26安裝在電機12的軸上。當然在電梯中采用的許多電機12已經具有一個增量脈沖信號發(fā)生器26，用于將速度和轉子位置信息反饋給為電機12供電的變頻器。增量脈沖信號發(fā)生器26輸出有關曳引輪16旋轉的精確的信息。每當曳引輪16旋轉一定角度時，將產生一個脈沖，因此脈沖頻率將精確地說明有關曳引輪12旋轉速度。
本實施例的原理在于，對增量脈沖信號發(fā)生器26、絕對位置編譯碼器18和磁鐵檢測器22(三個獨立的單路傳感器系統(tǒng))加以應用，以便提供所有的必要的信息，而不僅僅是與安全不相關的信息。
如圖2所示三個獨立的單路傳感器系統(tǒng)18、22和26輸出的信號首先提供給數(shù)據(jù)驗證單元30。其中增量脈沖信號發(fā)生器26和絕對位置編譯碼器18的輸出的信號在模件32內接受一致性的檢驗，以便確保其穩(wěn)定。當確定出任何一個信號發(fā)生漂移時，則相應的模件32將切斷電機12的電源，啟動與電機12連接的制動器14，從而實現(xiàn)應急掣停。模件32也可以輸出一個故障信號，說明進行檢測的傳感器出現(xiàn)故障。
位置比較器34作為輸入接收來自磁鐵檢測器22的位置信號和來自絕對位置編譯碼器18的檢測出的位置信號XABS。另外將來自增量脈沖信號發(fā)生器26輸出的檢測出的速度信號X’IG饋送給積分器33和得出的信號XIG被輸入給位置比較器34。
在位置比較器34內，對來自增量脈沖信號發(fā)生器26的位置信號XIG，和來自絕對位置編譯碼器18的位置信號XABS對應于來自磁鐵檢測器22的位置信號XSM進行校準。在增量脈沖信號發(fā)生器26與絕對位置編譯碼器18之間的主要的差別在于，增量脈沖信號發(fā)生器26對任何增量產生的都是標準脈沖，而絕對位置編譯碼器18對每一種角增量生成的是專門的唯一的位圖形。該“絕對”值與采用增量脈沖信號發(fā)生器26不同，不需要基準程序。因此一旦對大樓進行改建，盡管可以采用豎井磁鐵24和磁鐵檢測器22對與被絕對位置編譯碼器18記錄的相同的被存儲的樓層門6的位置進行重新調整，很顯然，絕對位置編譯碼器18了解門所在的高度精確的位置和因此不必采用磁鐵檢測器22做進一步的校準。另一方面，由于來自增量脈沖信號發(fā)生器26的信號說明曳引輪位置和纜索或皮帶10在曳引輪16上的任何滑移都會自動地使增量脈沖信號發(fā)生器26偏離與實際轎廂位置的校準，所以需要不斷地用磁鐵檢測器22進行連續(xù)的校準。該校準是在位置比較器34內進行的，每次轎廂4上的磁鐵檢測器22需對豎井磁鐵24進行檢測。
除了上述的校準程序外，位置比較器34的主要目的在于連續(xù)地將來自增量脈沖信號發(fā)生器26的位置信號XIG與來自絕對位置編譯碼器18的相應的位置信號XABC進行不斷的比較。當兩個信號的差大于或等于整個豎井高度HQ的1％時，則通過對電機12斷電和啟動制動器14實現(xiàn)應急掣停。在有些罕見的情況下，例如當纜索10出現(xiàn)斷裂時，該應急掣停將不足以使轎廂4停止移動。在這種情況下，位置比較器34對來自增量脈沖信號發(fā)生器26和絕對位置編譯碼器18通過差分器35饋送的加速度信號X”IG和X”ABS進行監(jiān)視，以便保證轎廂的減速至少應達到0.7m/s2。如果不是這種情況，則位置比較器34對安裝在轎廂4上安全制動器28的釋放器(圖1)進行電氣激勵，從而使安全制動器與導軌摩擦嚙合和使轎廂4停止移動。例如在EP-B1-0508403和EP-B1-1088782中對電梯的安全制動器的電氣釋放器做了披露。
另外，下述的公式中表述的條件得到滿足和對應于獨立的傳感器信號XIG得到驗證的來自絕對位置編譯碼器18的信號XABS可以作為安全相關的位置信號X。
XABS-XIGHQ<1%]]>盡管在下面的說明中詳細地表述了如何采用安全相關的位置信號X對電梯的安全進行監(jiān)視，很顯然，所述信號X也可以與必要的豎井信息一起提供給控制器11。
數(shù)據(jù)驗證單元30還包括速度比較器36，其中來自增量脈沖信號發(fā)生器26的檢測出的速度信號X’IG作為輸入信號。來自絕對位置編譯碼器18的檢驗測信號被饋送給差分器35，以便提供表示速度的另一輸入信號X’ABS。兩個速度值X’IG和X’ABS在速度比較器36中不斷地相互比較和在偏差超過5％時，通過對電機12斷電和啟動制動器14實現(xiàn)應急掣停。在啟動應急掣停后大約兩秒鐘，速度比較器36對安全制動器28進行釋放。
另外，滿足下述兩個公式中描述的條件和來自絕對位置編譯碼器18的經對應于獨立的傳感器信號X’IG驗證的信號X’ABS可以作為安全相關的速度信號X’加以應用。
X′ABS-X′IGX′ABS<5%]]>和X′IG-X′ABSX′IG<5%]]>與采用安全相關的位置信號X相同，可以將安全相關的速度信號X’饋送給控制器11，提供必要的豎井信息，以及用于對電梯的安全進行監(jiān)視。
來自磁鐵檢測器22的信號XSM與來自位置比較器34的安全相關的位置信號X和來自速度比較器34的安全相關的速度信號X’一起被饋送給安全監(jiān)視單元38。這些安全相關的信號X和X’不斷地與存儲在位置和超速暫存器39內的額定值進行比較。當例如安全相關的速度信號X’大于額定超速值時，安全監(jiān)視單元38可以做出一相應的反應。另外還向安全監(jiān)視單元提供監(jiān)視樓層門6條件的門觸點的和來自轎廂們控制器或轎廂們觸點的通常的信息。當電梯工作期間出現(xiàn)不安全的條件時，安全監(jiān)視單元38可以通過對電機12斷電和啟動制動器14實現(xiàn)應急掣停，和必要時，對安全制動器28進行釋放，使轎廂4停止移動。
在對電梯設備進行安裝時，電梯轎廂4進行“學習”運行，在學習運行時技術人員以非常慢的速度(例如0.3m/s)移動轎廂4。當轎廂4移動通過樓層門6時，安裝在轎廂上的磁鐵傳感器22對與之配合的豎井磁鐵24進行檢測和安全監(jiān)視單元38通過將來自絕對位置編譯碼器18的相應的驗證位置信號X存儲在相應暫存器38內對每個位置加以確認。另外對以每個磁鐵24為基準的±20cm的區(qū)作為門開啟區(qū)被存儲，在所述區(qū)內門6可以安全可靠地在電梯設備正常的工作條件下開始開啟。最上面的和最下面的磁鐵24表示轎廂運行路徑的極限，根據(jù)所述極限可以計算出整個運行距離或豎井高度HQ。然后可以對最大允許速度曲線(最大額定速度取決于轎廂2所在的位置)加以定義并存儲在相應的暫存器38內。
如上所述，對來自三個傳感器系統(tǒng)的信號在數(shù)據(jù)驗證單元30內進行不斷的比較以及對來自增量脈沖信號發(fā)生器26和絕對位置編譯碼器18的信號的一致性的檢驗保證了可以立刻識別出任何一個傳感器系統(tǒng)的故障，并啟動應急掣停。另外，當數(shù)據(jù)驗證單元30通過比較器34和36檢查出纜索在很大程度上出現(xiàn)滑移，則將立刻啟動應急掣停。當應急掣停失效，不能明顯地對轎廂制動，則位置比較器將對安全制動器28進行釋放。
安全監(jiān)視單元38對控制器11的工作故障進行檢測。當控制器允許轎廂以過量的速度運行時，則通過在安全監(jiān)視單元38內對來自數(shù)據(jù)驗證單元30的安全相關速度信號X’與超速暫存器39的比較將對此判定為故障，和安全監(jiān)視單元38將啟動應急掣停。
圖3和4示出本發(fā)明的第二實施例，其中第一例中的豎井磁鐵24和磁鐵檢測器22被通常的對稱設置在?？繕菍痈叨壬厦婧拖旅?20mm處的區(qū)標志以及安裝在轎廂2上的用于檢測標志44的光學閱讀器42取代。另外，絕對位置編譯碼器18被安裝在轎廂4上的加速度檢測器取代。
在本實施例的數(shù)據(jù)驗證單元46中，來自增量脈沖信號發(fā)生器26的信號XIG與來自光學閱讀器42的位置信號XZF進行比較并對應于后者進行校準。連續(xù)的的標志44之間的距離ΔXZF被存儲并與來自增量脈沖信號發(fā)生器26的相應的距離ΔXIG進行比較。當該比較表明所述兩個距離的偏差增大到等于或大于2％時，則通過對電機12斷電和啟動制動器14實現(xiàn)應急掣停。另外在應急掣停啟動后對系統(tǒng)的減速進行監(jiān)視，以便確保來自兩個增量脈沖信號發(fā)生器26的信號(中的至少一個)，和加速度測量器18說明至少為0.7m/s2的加速度，表明應急掣停足以使轎廂2停止運行。如果不是這種情況，則安裝在轎廂2上的安全制動器28(圖1)被釋放，以便以摩擦配合方式與導軌嚙合和因此停止轎廂4的移動。
另外，當滿足下式中表示的條件和來自增量信號發(fā)生器26的并對應于獨立的傳感器信號XZF經驗證的信號XIG被用于作為安全相關的位置信號X。
ΔXZF-ΔXIGΔXZF<2%]]>數(shù)據(jù)驗證單元46還包括一個速度比較器50，其中來自增量脈沖信號發(fā)生器26的檢測出的速度信號X’IG作為輸入信號。來自加速度測量器40的信號X”ACC被饋送給積分器33，以便提供表示轎廂2垂直速度的另一輸入信號X’ACC。在速度比較器50中兩個速度值X’IG和X’ACC不斷地進行相互比較和當兩者的偏差大于5％時，通過對電機12斷電和啟動制動器14實現(xiàn)應急掣停。在本例中，在啟動應急掣停之后大約兩秒鐘速度比較器36對安全制動器28進行釋放。
另外，滿足在下面兩式中所示的條件和來自增量脈沖信號發(fā)生器26的并對應于獨立的傳感器信號X’ACC經驗證的信號X’IG可以作為安全相關的速度信號X’。
X′ACC-X′IGX′ACC<5%]]>和X′IG-X′ACCX′IG<5%]]>來自加速度測量器40的加速度信號X”ACC與來自位置比較器48的安全相關的位置信號X和來自速度比較器50的安全相關的速度信號X’一起被饋送給安全監(jiān)視單元52。當在電梯工作期間出現(xiàn)不安全的條件時，安全監(jiān)視單元52將通過斷開電機12的電源和啟動制動器14實現(xiàn)應急掣停，必要時，啟動安全制動器28，使轎廂停止移動。
圖5和6示出已有的電梯設備，所述電梯設備根據(jù)本發(fā)明的另一實施例進行技術改造。已有的電梯設備包括通常的限速器，所述限速器是檢測電梯轎廂2速度的常規(guī)的和可靠的裝置。限速器具有與轎廂2連接的和被上導輪56和下導輪58導向的纜索54。在通常的系統(tǒng)中，上導輪56上安裝有離心開關，所述離心開關安裝在上導輪56上并被設定在當轎廂2達到預定的超速值時開始動作。在本實施例中這些開關被安裝在上導輪56上的增量脈沖信號發(fā)生器60取代。
對來自導輪上的增量脈沖信號發(fā)生器60的、來自曳引輪上的增量脈沖信號發(fā)生器6的和來自光學閱讀器42的信息的處理與上面的例子相同，其中在數(shù)據(jù)驗證單元62內信號被驗證和比較，以便將安全相關的位置信號X和安全相關的速度信號X’提供給安全監(jiān)視單元68。
圖7為上述實施例的系統(tǒng)結構的綜覽圖。三個獨立的單路傳感器系統(tǒng)被連接成一個安全監(jiān)視單元，所述安全監(jiān)視單元在上面所述的實施例中包括一個數(shù)據(jù)驗證單元和安全監(jiān)視單元。安全監(jiān)視單元生成安全相關的位置和速度信息，所述信息被用于通過對電機停止供電、啟動制動器和/或啟動安全制動器，將電梯置于安全條件下。
制動器不必安裝在電機上，但可以構成安全制動器的一個組成部分。當安全制動器由四個模件組成時，例如可以通過啟動四個模件中的兩個模件實現(xiàn)通常的制動。
基于對本發(fā)明實施例的所有描述，很明顯，來自數(shù)據(jù)驗證單元和安全監(jiān)視單元的信號可以用于為電梯控制器11提供必要的豎井信息11以及實現(xiàn)電梯的安全相關的目的。
另外，還可以聯(lián)想到，本發(fā)明同樣也適用于作為曳引設備的液壓電梯設備。
權利要求
1.一種用于監(jiān)視電梯安全的方法，所述電梯具有轎廂(2)，所述轎廂被驅動裝置(12)驅動，包括如下步驟a)檢測轎廂(2)的運行參數(shù)(XABS，X”ACC，X’IGB)；其特征在于，b)檢測所述驅動裝置(12)的運行參數(shù)(X’IG)；c)對運行參數(shù)(XABS，X”ACC，X’IGB，X’IG)進行比較，當兩個參數(shù)之間的偏差大于給定值時，啟動應急掣停，否則將輸出其中的一個運行參數(shù)作為驗證信號(X；X’)；d)將驗證信號(X；X’)與預定的容許值進行比較；e)當驗證信號(X；X’)超過允許值時，啟動應急掣停。
2.按照權利要求1所述的方法，其中在步驟b)和c)之間還有一個對一個或兩個檢測出的運行參數(shù)(XABS，X”ACC，X’IGB，X’IG)進行轉換的步驟，以便使其兩者與第一物理量相對應。
3.按照權利要求2所述的方法，其中同時針對第二物理量進行步驟a)至e)。
4.按照上述權利要求中任一項所述的方法，還包括在啟動應急掣停后對轎廂(2)減速的監(jiān)視，和當所述減速低于特定的值時，啟動安全制動的步驟。
5.按照上述權利要求中任一項所述的方法，其中檢測出的轎廂的運行參數(shù)(XABS，X”ACC，X’IGB)或驅動裝置的運行參數(shù)(X’IG)是位置、速度或加速度。
6.一種電梯設備的安全監(jiān)視系統(tǒng)，所述電梯設備具有轎廂(2)，所述轎廂被驅動裝置(12)驅動，包括第一傳感器(18、40、60)，用于表示轎廂(2)的運行參數(shù)(XABS，X”ACC，X’IGB)；至少一個暫存器(39)，存儲有容許的運行參數(shù)值，其特征在于還包括第二傳感器(26)，用于表示驅動裝置(12)的運行參數(shù)(X’IG)；第一比較裝置(34、36、48、50、64、66)，用于對參數(shù)(XABS，X”ACC，X’IGB，X’IG)進行比較，當兩個參數(shù)的偏差大于一給定值時，將導致應急掣停，否則將輸出檢測出的其中的一個運行參數(shù)作為驗證信號(X；X’)；和第二比較裝置(38、52、68)，用于將驗證信號(X；X’)與存儲在暫存器(39)內的容許的運行參數(shù)進行比較，當驗證信號(X；X’)超過容許值時，啟動應急掣停。
7.按照權利要求6所述的系統(tǒng)，其中還包括轉換裝置(33、35)，所述轉換裝置用于對檢測出的一個或兩個運行參數(shù)(XABS，X”ACC，X’IGB，X’IG)進行轉換，以便使兩個運行參數(shù)與第一物理量相對應。
8.按照權利要求6或7所述的系統(tǒng)，其中還包括減速監(jiān)視器，當啟動應急掣停后減速低于特定值時，所述減速監(jiān)視器將啟動安裝在轎廂(2)上的安全制動器(28)。
9.按照權利要求6至8中任一項所述的系統(tǒng)，其中第一傳感器(18、40)安裝在轎廂(2)上。
10.按照權利要求6至8中任一項所述的系統(tǒng)，其中第一傳感器(60)安裝在與轎廂(2)連接的一限速器(54、56、58)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視電梯安全的方法和系統(tǒng)，所述電梯具有轎廂(2)，所述轎廂在豎井(4)內被驅動裝置(12)驅動，其中檢測轎廂(2)的一個運行參數(shù)(X
文檔編號B66B5/02GK1704325SQ20051007541
公開日2005年12月7日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權日2004年6月2日
發(fā)明者菲利普·昂斯特 申請人:因溫特奧股份公司