ES2335370T3 - Sistema de seguridad electronico para ascensor. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de frenado de ascensor para una cabina de ascensor (10), incluyendo dicho sistema un controlador (14) que proporciona una señal de salida a un conjunto de frenado (16) adaptado para montarse en la práctica en la cabina, incluyendo el controlador: un acelerómetro (50), adaptado para montarse, en la práctica, en dicha cabina de ascensor para detectar la aceleración de dicha cabina de ascensor y generar una señal de aceleración; un módulo de detección de sobreaceleración (30), que compara la señal de aceleración con un umbral de aceleración y genera una señal de sobreaceleración; un primer dispositivo de conmutación (24) que interrumpe dicha señal de salida en respuesta a dicha señal de sobreaceleración; y caracterizado por incluir además: un generador de señal (52) que genera una señal sinusoidal; un excitador piezoeléctrico (56) que recibe dicha señal sinusoidal e imparte vibración a dicho acelerómetro; un módulo por defecto (60) que recibe una señal de salida de dicho acelerómetro y genera una señal por defecto en respuesta a la presencia de la señal sinusoidal; y un tercer dispositivo de conmutación (28) que interrumpe dicha señal de salida en respuesta a dicha señal por defecto.
Description
Sistema de seguridad electrónico para
ascensor.
La invención se refiere en general a un sistema
de seguridad de ascensor y en particular a un sistema de seguridad
de ascensor incluyendo un acelerómetro para detectar condiciones de
sobreaceleración y sobrevelocidad del ascensor.
Los ascensores están provistos actualmente de
una pluralidad de dispositivos de frenado que están diseñados para
uso en operación normal del ascensor, por ejemplo, manteniendo la
cabina de ascensor en posición donde para en un rellano, y que
están diseñados para uso en situaciones de emergencia tales como
detener el movimiento de una cabina de ascensor en caída libre.
Se ha previsto uno de tales dispositivos de
frenado para ralentizar una cabina de ascensor a sobrevelocidad que
avanza a más de una velocidad predeterminada. Tales dispositivos de
frenado emplean típicamente un dispositivo de control que dispara la
operación de dispositivos de seguridad. Tales sistemas de ascensor
disponen de un cable de control que se enrolla sobre una roldana de
control en la parte superior de la caja de ascensor y una roldana
de tensión en la parte inferior de la caja de ascensor y que también
está unida a la cabina de ascensor. Cuando el cable de control
excede de la velocidad predeterminada de la cabina de ascensor, el
controlador agarra el cable de control, tirando de dos vástagos
conectados a la cabina. Los vástagos tiran de dos dispositivos de
seguridad en forma de cuña que aprietan un carril de guía en el que
avanza la cabina de ascensor, frenando por ello y ralentizando la
cabina de ascensor.
Disparar los dispositivos de seguridad que usan
un controlador centrífugo convencional tiene inconvenientes. El
cable de control a menudo se mueve, y ocasionalmente tales
movimientos pueden tener una amplitud suficientemente intensa para
desenganchar el cable de control de su polea y disparar el
dispositivo de seguridad. Además, el tiempo de respuesta de un
dispositivo de seguridad disparado por controlador depende del
tiempo constante de las masas rotativas del controlador, las poleas
y la longitud del cable de control. Esto da lugar a un retardo en
el accionamiento de los dispositivos de seguridad y a un aumento en
la energía cinética de la cabina de ascensor que debe ser absorbida
por los dispositivos de seguridad. Por último, los dispositivos de
seguridad convencionales disparados por controlador requieren
numerosos componentes mecánicos que precisan un mantenimiento
significativo para asegurar la operación apropiada.
DE 3934492 describe un dispositivo de seguridad
de ascensor del tipo de tijera incluyendo una sonda de medición de
aceleración para realizar mediciones de deceleración durante el
frenado de emergencia.
La presente invención proporciona un sistema de
frenado de ascensor según la reivindicación 1.
El sistema de frenado de ascensor de la presente
invención proporciona beneficios sobre los sistemas convencionales.
El uso de un controlador electrónico para detectar condiciones de
sobreaceleración y sobrevelocidad da lugar a un despliegue más
rápido del conjunto de frenado, reduciendo así la cantidad de
energía cinética a absorber por el conjunto de frenado. El conjunto
de frenado incorpora un diseño a prueba de fallos de modo que si
por alguna razón se interrumpe la potencia en el sistema, el
conjunto de frenado sea accionado para parar el descenso de la
cabina de ascensor. El uso de un generador de señal sinusoidal y un
excitador piezoeléctrico proporciona una mayor seguridad del
sistema de frenado de ascensor.
Con referencia ahora a los dibujos donde
elementos análogos se numeran de forma análoga en las varias
figuras, ahora se describirán realizaciones preferidas, a modo de
ejemplo solamente.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
cabina de ascensor incluyendo un sistema electrónico de frenado de
seguridad.
La figura 2 es un diagrama de circuito de una
porción de un controlador.
La figura 3 es un diagrama de circuito de otra
porción 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 un estado activado.
La figura 6 ilustra gráficos de aceleración en
función del tiempo y velocidad en función del tiempo cuando un
cable de elevador se rompe durante la bajada.
Y la figura 7 ilustra gráficos de aceleración en
función del tiempo y velocidad en función del tiempo cuando un
cable de elevador se rompe durante la subida.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
cabina de ascensor 10 incluyendo un sistema electrónico de frenado
según la presente invención. La cabina 10 avanza en carriles 12,
como es conocido en la técnica. En la cabina 10 va montado un
controlador 14 que detecta condiciones de sobreaceleración y
sobrevelocidad y acciona conjuntos de frenado 16. La figura 2 es un
diagrama de circuito de una porción del controlador 14 que genera
una señal de salida en forma de potencia a un solenoide 20
representado 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 accionado por un suministro
de potencia 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 modo que, en caso de fallo de potencia, los relés de
seguridad 24, 26 y 28 se abrirán interrumpiendo la potencia al
solenoide 20 y activando los conjuntos de frenado 16. Si alguno de
los relés de seguridad 24, 26, o 28 es activado (por ejemplo, se
abre), el recorrido de corriente al solenoide 20 se interrumpe.
Como se describe más adelante con referencia a las figuras 4 y 5,
la desconexión de la potencia del solenoide 20 activa los conjuntos
de frenado 16. Ahora se explicarán las condiciones para activar los
relés de seguridad 24, 26 y 28.
Un acelerómetro 50 (figura 3) suministra una
señal de aceleración detectada \vec{\gamma}_{sensor} y la envía
a un módulo de detección de sobreaceleración 30. La señal de
aceleración detectada se basa en
donde \vec{\gamma}_{car} es la
aceleración de la cabina de ascensor y \vec{\gamma}_{error} es
una suma de todos los errores de acelerómetro (por ejemplo error de
resolución, error de sensibilidad, y error lineal). La señal de
aceleración detectada es suministrada al módulo de detección de
sobreaceleración 30 donde el valor absoluto de la aceleración
detectada se compara con un umbral de aceleración. Si el valor
absoluto de la aceleración detectada excede del umbral de
aceleración, el módulo de detección de sobreaceleración 30 genera
una señal de sobreaceleración que hace que el relé de seguridad 24
se abra e interrumpa la potencia al solenoide 20 y active los
conjuntos de frenado
16.
La señal de aceleración detectada
\vec{\gamma}_{sensor} es suministrada a un módulo de integración
32 que deriva una señal de velocidad calculada como se representa a
continuación:
Sustituyendo la ecuación 1 en la ecuación 2 se
obtiene
donde
representan la integral de la señal
de error del
acelerómetro.
El módulo de integración 32 está diseñado para
minimizar el término de error usando, por ejemplo, un integrador de
amplificador operativo con un tiempo constante de tal manera
que:
El módulo de integración 32 proporciona la
velocidad de cabina calculada a un módulo de detección de
sobrevelocidad 34. El módulo de detección de sobrevelocidad 34
compara el valor absoluto de la velocidad de cabina calculada con
una velocidad umbral. Si el valor absoluto de la velocidad de cabina
calculada excede de la velocidad umbral, el módulo de detección de
sobrevelocidad 34 genera una señal de sobrevelocidad que hace que
el relé de seguridad 2 6 se abra e interrumpa la potencia al
solenoide 20 y active los conjuntos de frenado 16. El módulo de
detección de sobreaceleración 30 y el módulo de detección de
sobrevelocidad 34 están diseñados con el fin de no activar los
conjuntos de frenado cuando un pasajero entre en la cabina.
La figura 3 es un diagrama esquemático de otra
porción del controlador 14.
El acelerómetro 50 genera la señal de
aceleración detectada \vec{\gamma}_{sensor} descrita
anteriormente. El acelerómetro 50 puede ser un acelerómetro
comercialmente disponible tal como un EuroSensor modelo 3021, un
Sagem ASMI C30-HI o Analog Devices ADXL50. Para
asegurar la operación del sistema, el circuito de la figura 3
incluye circuitería para determinar constantemente si la señal
producida por el acelerómetro 50 es exacta. Para probar
constantemente el acelerómetro, un generador de señal sinusoidal 52
produce una señal sinusoidal representada como \gamma' que es
amplificada por el amplificador 54 y suministrada a un excitador
piezoeléctrico 56. El acelerador 50 vibra debido a la vibración del
excitador piezoeléctrico 56. Así, la salida del acelerómetro 50 es
una combinación de la aceleración detectada
\vec{\gamma}_{sensor} y la vibración piezoeléctrica \gamma'.
La salida del acelerómetro 50 y la salida de amplificador 54 son
enviadas a un detector síncrono 58. El detector síncrono separa el
acelerómetro \vec{\gamma}_{sensor} y la señal del acelerómetro
debido a vibraciones piezoeléctricas \gamma'. El módulo por
defecto 60 detecta la presencia de la señal sinusoidal \gamma' en
la salida del acelerómetro. Si la señal sinusoidal \gamma' no
está presente en la señal de salida del acelerómetro, entonces parte
del circuito (por ejemplo el acelerómetro 50) no está funcionando
adecuadamente y se envía una señal de activación al relé de
seguridad 28 en la figura 2. La activación del relé de seguridad 28
interrumpe la potencia al solenoide 20 para activar el conjunto de
frenado 16. La señal de acelerómetro detectada
\vec{\gamma}_{sensor} es enviada el módulo de detección de
sobreaceleración 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 de un conjunto
de frenado 16. El conjunto de freno incluye un accionador 71 y un
bloque de freno 70. El bloque de freno 70 puede ser similar al freno
de seguridad descrito en la Patente de Estados Unidos 4.538.706,
cuyo contenido se incorpora aquí por referencia. El accionador 71
incluye un solenoide 20 (como se representa en la figura 2) que,
cuando es accionado, aplica fuerza magnética F en un disparador
pivotante en forma de L 72. El disparador 72 incluye un primer brazo
73 sobre el que el solenoide aplica fuerza magnética, y un segundo
brazo 75 sustancialmente perpendicular al primer brazo 73. La fuerza
del solenoide 20 gira el disparador 72 hacia la izquierda y empuja
el disparador contra un retén 74. Un retén 74 está montado
pivotantemente en un pasador 7 6 y tiene un primer extremo 78 que
contacta un labio 80 en el disparador 72 y un segundo extremo 82
que engancha un labio 84 en la varilla 86. La varilla 86 es
empujada hacia arriba por un muelle 88 comprimido entre una chapa de
montaje 90 y un saliente 92 en la varilla 86. Un extremo distal de
la varilla 86 está conectado rotativamente a una palanca de
desenganche 94. Un extremo de la palanca de desenganche 94 está
colocado dentro de un bloque de freno convencional 70 e incluye un
rodillo de atasco 96. El otro extremo de la palanca de desenganche
94 está conectado pivotantemente en el pasador 100. El disparador
72, el retén 74, la varilla 86 y la palanca de desenganche 94 forman
una articulación de freno para mover el rodillo de atasco 96. Se
entiende que se puede usar otras interconexiones mecánicas para
formar la articulación de freno, y la invención no se limita a la
realización ejemplar en la figura 4.
Una barra 17 (representada en la figura 1) puede
estar conectada a la articulación de freno (por ejemplo, en la
palanca de desenganche 94) para mover otro rodillo de atasco en otro
bloque de freno 70 al interrumpir la potencia al solenoide 20.
Consiguientemente, solamente se necesita un accionador para dos
bloques de freno 70. Encima de la varilla 86 se ha colocado un
interruptor 98 que puede interrumpir la potencia al elevador de
ascensor. En la condición representada en la figura 4, el elevador
está accionado. El solenoide 20 también está recibiendo potencia,
manteniendo por ello el muelle 88 en un estado comprimido a través
del disparador 72, el retén 74 y la varilla 86.
La figura 5 representa la condición del conjunto
de freno a la detección de una condición de sobrevelocidad, una
condición de sobreaceleración o un defecto en el controlador. Como
se ha descrito anteriormente, cualquiera de estas condiciones
activa uno de los solenoides 24, 26 o 28 e interrumpe la potencia al
solenoide 20. Esto permite que el disparador 72 gire libremente y
libere el retén 74. Una vez liberado el retén 74 del disparador 72,
la varilla 86 es movida hacia arriba por el muelle comprimido 88. La
palanca de desenganche 94 se gira hacia la izquierda empujando el
rodillo de atasco 96 hacia arriba al bloque de freno 70 acuñando el
rodillo 96 contra el carril 12 y parando el movimiento de la cabina
de ascensor 10. Al mismo tiempo, el interruptor 98 es contactado
por el extremo de varilla 86 con el fin de interrumpir la potencia
al elevador de ascensor. Una vez reparado el defecto que hizo que
el conjunto de frenado se activase, el técnico puede resetear
manualmente el conjunto de frenado 16 comprimiendo el muelle 88 y
restableciendo el conjunto de frenado 16 al estado representado en
la figura 4.
Como se ha descrito anteriormente, la invención
activa el conjunto de frenado a la detección de uno de un evento de
sobreaceleración, un evento de sobrevelocidad o un fallo en la
circuitería del controlador. La operación del sistema de frenado
cuando se rompe el cable de elevador (es decir, un evento de
sobreaceleración) se describirá ahora con referencia a las figuras
6 y 7. La figura 6 ilustra gráficos de la aceleración y velocidad
de la cabina de ascensor en función del tiempo cuando la cabina
avanza hacia abajo. La cabina de ascensor avanza hacia abajo a una
velocidad constante de V_{nominal} y con una aceleración de 0. En
el tiempo t_{1} el cable de la cabina de ascensor se rompe
haciendo que la aceleración sea inmediatamente -1G. Esto hace que
el valor absoluto de la aceleración de la cabina exceda de
\gamma_{nominal} y el módulo de detección de sobreaceleración
30 envía una señal al relé de seguridad 24 para interrumpir la
potencia 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 a la activación
del sistema de freno es aproximadamente V_{nominal }en la
dirección hacia abajo. Dado que la cabina de ascensor está bajando,
el bloque de freno 70 engancha el carril 12 casi de forma
instantánea.
La figura 6 también ilustra la activación del
sistema de freno realizado por el sistema de la técnica anterior.
Como se representa en la gráfica de velocidad de la cabina V_{car}
en función del tiempo, el sistema de freno de emergencia
convencional no detectaría la rotura del cable hasta que la
velocidad de la cabina exceda de un umbral de 115% de la velocidad
nominal. Como se representa en la figura 6, el sistema convencional
no detectaría la rotura del cable y activaría el freno de emergencia
hasta el tiempo t_{2}. Así, la invención proporciona una
activación anterior o anticipada del freno de emergencia. La precoz
activación del freno de emergencia reduce la cantidad de energía
cinética que debe ser absorbida para parar la cabina de
ascensor.
La figura 7 ilustra gráficos de la aceleración y
velocidad de la cabina de ascensor en función del tiempo cuando la
cabina está avanzando hacia arriba. La cabina de ascensor avanza
hacia arriba a una velocidad constante de V_{nominal} y con una
aceleración de 0. En el tiempo t_{1}i el cable de la cabina de
ascensor se rompe haciendo que la aceleración sea inmediatamente
-1G. Esto hace que el valor absoluto de la aceleración de la cabina
exceda de \gamma_{nominal} y que el módulo de detección de
sobreaceleración 30 envíe una señal al relé de seguridad 24 para
interrumpir la potencia al solenoide 20. Como se ha descrito
anteriormente, esto activa los conjuntos de frenado 16 para evitar
que la cabina de ascensor 10 descienda. Cuando la cabina está
avanzando hacia arriba, la activación de los conjuntos de frenado no
para inmediatamente el movimiento de la cabina. El bloque de freno
70 está diseñado para restringir el movimiento en la dirección hacia
abajo, como es conocido en la técnica. Así, la cabina continuará
avanzando hacia arriba debido a su inercia hasta que la velocidad
de la cabina sea cero o ligeramente negativa (hacia abajo). En este
punto, el bloque de freno 70 engancha el carril 12 a para evitar la
bajada de la cabina de ascensor. Así, la cabina puede decelerar a
una velocidad de aproximadamente cero en el tiempo en que el bloque
de freno 70 engancha el carril 12.
La gráfica de velocidad V_{car} en función del
tiempo en la figura 7 indica que la cabina para en el tiempo
t_{2} con una velocidad de aproximadamente 0 con la presente
invención. La figura 7 también ilustra la activación del sistema de
freno realizado por el sistema de la técnica anterior. Como se
representa en la gráfica de la velocidad de la cabina V_{car} en
función del tiempo, el sistema de freno de emergencia convencional
no detectaría la rotura del cable hasta que la velocidad de la
cabina excediese de un umbral de 115% de la velocidad nominal. Como
se representa en la figura 7, el sistema convencional no detectaría
la rotura del cable y activaría el freno de emergencia hasta el
tiempo t_{3}. Así, la invención proporciona una activación
anterior o anticipada del freno de emergencia. La activación precoz
del freno de emergencia reduce la deceleración experimentada por
los pasajeros en la cabina de ascensor.
El sistema de frenado de la presente invención
realiza la activación precoz del sistema de freno de emergencia en
comparación con el sistema de freno convencional. Esto reduce la
cantidad de deceleración que los pasajeros deben experimentar en
una situación de frenado de emergencia. La invención proporciona un
sistema de seguridad de ascensor que es fiable y se monta
fácilmente. Las condiciones de sobreaceleración y sobrevelocidad
pueden ser ajustadas electrónicamente, lo que hace que el sistema
sea aplicable a una variedad de cabinas.
Claims (12)
1. Un sistema de frenado de ascensor para una
cabina de ascensor (10), incluyendo dicho sistema un controlador
(14) que proporciona una señal de salida a un conjunto de frenado
(16) adaptado para montarse en la práctica en la cabina, incluyendo
el controlador:
un acelerómetro (50), adaptado para montarse, en
la práctica, en dicha cabina de ascensor para detectar la
aceleración de dicha cabina de ascensor y generar una señal de
aceleración;
un módulo de detección de sobreaceleración (30),
que compara la señal de aceleración con un umbral de aceleración y
genera una señal de sobreaceleración;
un primer dispositivo de conmutación (24) que
interrumpe dicha señal de salida en respuesta a dicha señal de
sobreaceleración; y caracterizado por incluir además:
un generador de señal (52) que genera una señal
sinusoidal;
un excitador piezoeléctrico (56) que recibe
dicha señal sinusoidal e imparte vibración a dicho acelerómetro;
un módulo por defecto (60) que recibe una señal
de salida de dicho acelerómetro y genera una señal por defecto en
respuesta a la presencia de la señal sinusoidal; y
un tercer dispositivo de conmutación (28) que
interrumpe dicha señal de salida en respuesta a dicha señal por
defecto.
2. El sistema de la reivindicación 1 incluyendo
además:
un módulo de integración (32) para recibir dicha
señal de aceleración y generar una señal de velocidad;
un módulo de detección de sobrevelocidad (34)
para comparar la señal de velocidad con una velocidad umbral y
generar una señal de sobrevelocidad; y
un segundo dispositivo de conmutación (26) para
interrumpir dicha señal de salida en respuesta a dicha señal de
sobrevelocidad.
3. El sistema de cualquier reivindicación
precedente, incluyendo además:
un amplificador (54) que recibe dicha señal
sinusoidal, amplifica dicha señal sinusoidal y suministra la señal
sinusoidal amplificada a dicho excitador piezoeléctrico.
4. El sistema de cualquier reivindicación
precedente, donde dicho módulo por defecto incluye:
un detector síncrono (58) que separa la señal
sinusoidal de la señal de aceleración.
5. El sistema de cualquier reivindicación
precedente, donde dicha señal de salida es una señal de
potencia.
6. El sistema de cualquier reivindicación
precedente, incluyendo además:
una articulación de freno (72, 74, 86, 94) que
se puede poner en una primera posición y una segunda posición;
un muelle (85) que empuja dicha articulación de
freno a dicha segunda posición;
un solenoide (20) que recibe dicha señal de
salida ejerciendo fuerza magnética en una porción de dicha
articulación de freno que contrarresta dicho muelle y mantiene dicha
articulación de freno en dicha primera posición.
7. El sistema de la reivindicación 6, incluyendo
además:
un interruptor de elevador (98) para interrumpir
potencia a un elevador de ascensor.
8. El sistema de la reivindicación 7 donde:
dicho interruptor de elevador (98) es contactado
por dicha articulación de freno cuando se interrumpe la potencia a
dicho solenoide (20).
9. El sistema de la reivindicación 6, 7 o 8,
donde
dicha articulación de freno incluye:
una varilla (86) en contacto con dicho muelle;
un disparador (72), aplicando dicho solenoide fuerza magnética a
dicho disparador; y
un retén rotativo (74) que tiene un primer
extremo (78) que engancha dicho disparador y un segundo extremo
(82) para enganchar dicha varilla para evitar el movimiento de dicha
varilla cuando dicha fuerza magnética es aplicada a dicho
disparador.
10. El sistema de la reivindicación 9,
donde:
dicho disparador (72) tiene forma de L que tiene
un primer brazo (73) y un segundo brazo (75) sustancialmente
perpendicular a dicho primer brazo;
aplicando dicho solenoide fuerza a dicho primer
brazo; e
incluyendo dicho segundo brazo un labio (80) que
contacta dicho retén (74).
11. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 10, incluyendo además:
un segundo conjunto de frenado (16) incluyendo
una segunda articulación de freno; y
una barra (17) que conecta dicha articulación de
freno y dicha segunda articulación de freno.
12. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 11, donde dicha articulación de freno acciona
un freno de seguridad (70).
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