专利名称:升降机系统齿轮齿隙游移冲撞的减缓方法和器械的制作方法
发明背景本发明有关有一具电机驱动的吊笼的升降机系统的控制方法和器械，具体而言，即为防止升降机吊笼震动的控制机构。
日本专利公报第58-20872号(美国申请为1975年12月10日第639，336号)揭示一项器械，通过速度与电流反馈电路，准确控制升降机驱电机速度。
虽然一般都使用蜗杆齿轮作升降机提升器械的减速齿轮，但是这种减速齿轮不仅传动效率低，而且倾向于造成不必要的功率浪费，所以在近年的动向中都改用有螺旋齿轮的双轴减速器。
在图1至4中，叙述了利用双轴减速齿轮的常用升降机速度控制器械。在图1的方框图中，有一具速度命令信号发生器1，产生速度命令信号1a;一具加法器2，通过将速度命令信号(1a)和一个实际速度反馈信号10a对比，产生一个误差或偏离信号2a;速度控制器3产生转矩命令信号3a，主要作用是放大加法器2的输出信号;一个加法器4将转矩命令信号3a和电流反馈信号9a对比，产生一个偏离信号;有一个转矩控制器5，产生相应于加法器4输出的点火信号5a;闸流管换流器6根据点火角，产生可变直流电压输出，点火角由点火信号5a控制，闸流管转换器有一对由闸流管形成的三相全波正/逆转整流电路;一个由换流器控制的直流电机衔铁7;一个电机磁分路器8;产生与电机转矩成正比的反馈电流信号的衔铁电流检测器9;产生速度反馈信号的测速发电机10;减速器11;延长电机轴形成的输入轴11A;和减速器输出轴11I固定的动力绞缆轮12;主绞缆绕在绞缆轮上;吊笼14与绞缆的一端连接;有一个配重15连接在绞缆的另一端上。图1所示系统的运转完全属于常规形式，即使这里没有解释清楚，也不需再作详细叙述。
图2中的减速器剖面图表明第一螺旋齿轮11B在输入轴11A上固定。在一根平行的中间轴11C上，安装第二个螺旋齿轮10D，和齿轮11B啮合，并在上面安装第三个螺旋齿轮11E。在一根平行的中间轴11F上安装第四个螺旋齿轮11G，和齿轮11E啮合，并在上面安装第五个螺旋齿轮11H。平行的输出轴11I上安装第六个螺旋齿轮11J，和齿轮11F啮合。
图3(a)表示吊笼作无载荷向上运行时的速度信号波形10a;图3(b)表示相应吊笼加速度的波形;图3(c)表示相应转矩命令信号的波形3a。
图3(c)中的S1表示电机衔铁的动力运转区域，S2表示衔铁的再生运转或制动的区域。在时间t1时，电机转矩从再生运转变为动力运转。在时间t2时电机从动力运转变为再生运转。在这些时间里，减速器里的螺旋齿轮的互相啮合，由于齿隙游移而变化。结果，图3(b)箭头所示的冲撞，被传递到吊笼14上，损害了乘客的舒适感。
图4表示图3中时间t1区域的放大形式。图4(a)表示输入轴的转速11Aa转变成中间轴11C的旋转，并成为这中间轴的转速11Ca。图4(b)表示输入轴的加速度11Ab，转变成中间轴的加速度11Cb，于是成为无荷载吊笼14在摩擦制动器释放时，在配重作用下向上运动的加速度。图4(c)表示转矩命令信号3a和电机转矩T的波形。图4(d)表示螺旋齿轮11B和11D之间的啮合变化，也就是螺旋齿轮11B的齿11Ba和螺旋齿轮11D的齿11Da分离，而接触下一个齿11Db。
假设无荷载静止吊笼14开始向上运动，在时间t1以前，螺旋齿轮11B的齿11Ba，和螺旋齿轮11D的齿11Da一直接触。在时间t11时，电机产生正转矩T。当输入轴11A的加速度超过中间轴11C的加速度时，齿11Ba和齿Da脱离。结果使这中间轴的转速11Ca和加速度11Cb下降。当齿11Ba后来和齿11Db接触时，碰撞的能的大小决定于螺旋齿轮11B和11D之间的相对速差△V。当这速差大时，碰撞产生不正常的震动，便损害了乘客的舒适感。
这种碰撞显然又因其他的齿轮付，11E、11G和11H、11J而被变化，虽然本文只提出了齿轮11B和11D。
发明简述本发明的一个目的是提出一种控制的方法和器械，缓冲齿轮齿隙游移造成的冲撞，防止这种冲击力传达到升降机的吊笼上，从而大为提高乘客舒适感。为达到这个目的，本发明的装置可以检测出由于减速器齿隙游移造成的齿轮啮合变化的位置，并作出反应，以减小转矩命令信号向电机传递的时间变化，从而在减速器齿轮互相碰撞时减低齿轮的相对速差，也就是△V，乃可缓和齿轮的冲撞。
绘图简述图1为升降机系统常用控制器械的方框图。
图2为图1减速器的横向截面图。
图3(a)-3(c)为图1控制器械的运转的解说图。
图4(a)-4(d)为图3的详细说明图。
图5为本发明升降机系统控制器械的简略图，解释其主要组成元件。
图6为图5的电路图。
图7为本发明速度控制器的电路图。
图8(a)-8(d)为解释图5-7的示意图。
图9为本发明相对于图6的另一个实施方案的电路图。
图10为图9中的差分元件的电路图。
图11为本发明相对于图6的又一个实施方案的电路图。
图12为说明本发明进一步实施方法的方框图。
本说明书内的实施方案详细说明关于图5-8的实施方案，为了叙述简单起见，可假设减速器11中固定在输入轴11A上的螺旋齿轮11B，与固定在输出轴11T上的11J有接合。
图5和6表示一具控制器械，其中包括下列各个组成部分速度监测器20;产生相应于输入轴11A转速的输出20a;
速度监测器21;产生相应于绞缆轮或输出轴11I转速的输出21a;
另有电阻器22-29;操作放大器30，31;二极管32，33;晶体管34;用汞触点(触点见图7)的速差检测继电器35;正电电源36;及负电电源37。操作放大器和电阻器22-24的功能主要是作为比较器。操作放大器31，电阻器25-28和二极管32及33的功能，主要为作绝对值电路。
图7表示速度控制器，其中有速度监测继电器35的常用触点35a和35b;电阻器40-43;电位器44和操作放大器45。
在运转时，速度监测器20及21分别产生相应于输入轴11A转速和输出轴11I转速的输出20a和21a。电阻器22，23的电阻R R 可用下式选定R22/R23＝K，其中K为螺旋齿轮11B和11J的减速比。当齿轮11B和11J的齿互相接触，如图4(d)所示时，操作放大器30的两个有定比例电阻的输入相等，放大器的输出30a即为零。然而，如上所述，当螺旋齿轮11B，11J的齿互相离开时，输入轴11A相对于输出轴11I的速度发生变化，于是操作放大器30的两个输入上有差量，它的输出30a便将显示出一个正值或负值。易言之，电阻器22，23构成电平转换电路，使输出20a，21a的电平匹配。
操作放大器31的输出31a，由于在输入端上有二极管32，33，因此，无论输出30a的极性如何，都不会显示负值。
当齿轮11B，11J的齿互相啮合，操作放大器30的输出30a为零时，操作放大器31的输出31a也是零，晶体管34没有导性。由于速差监测继电器35切断，触点35a，35b(见图7)闭合。在这类情况下。操作放大器45起第一级延时电路的作用，偏离信号2a被放大，成为转矩命令信号3a。
后来在齿轮11B，11J的齿分离时，使输入轴和输出轴11A，11J的相对速度发生变化，操作放大器30的输出30a的值变为正值或负值，操作放大器31的输出31变为正值。晶体管34便导电。于是速差监测继电器35通电，把触点35b断开，操作放大器45现在便起积分器的作用。与此同时，触点35a断开，使电阻器40介入，于是转矩命令信号3a随电阻器40，43之间的电阻比变化。
上述运转参见图8，图中假设速差监测继电器35在t11时通电，在t12时断开。初始转矩命令信号用3a1表示。另一个初始转矩命令信号用3a2表示，这时触点35a，35b断开，速差监测继电器35通电。转矩命令信号3a2的坡率可用电阻器40改变。转矩命令信号3a3是继电器在t12时断开后的平稳复位信号。
当检测到齿轮11B，11J的齿离开时，产生转矩命令信号3a2，使电机衔铁和输入轴11A的加速度11A减低。输入轴11A相对于输出轴11I的相对速度△V1相应减低，与图4比较，为急剧的下降。由齿轮11B的齿和齿轮11J的齿再接触造成的齿隙游移冲击便减弱，结果提高了乘客舒适感。
图9和10表示的是本发明的修改形式，速差监测器20，21的输出20a，21a从微分器50，51中通过，产生加速信号50a，51a。其余的功能还和上面所述一致。如图10所示，微分器50(以及51)有一个操作放大器50A，电位器50B和电阻器50C-50E。
图11为另一种修改形式，在这形式里的操作放大器31和电阻器29之间，插入一个单稳元件60(例如美国德克萨斯州仪器公司出品的SN74LSI23N)。这个元件在输入升高时，其输出在一定的时间内保持高水平。
虽然在上面所举的各例中提到使用直流电动机，但也可以使用交流电机。
图12为一方框图，阐述本发明进一步的实施方法。在这方法中，有一个动力变流器102和一个再生变流器103，并联连接在三相交流电源的馈线101上。一个平流电容器104和一个晶体管倒相器105，并联跨接在两变流器的输出接线上。有一个感应式电机106和倒相器105连接。有一个监测电路127监测两个变流器和倒相器之间的直流电Id的流动方向。这种监测电路有一个接受监测器128直流电流输入接线，一个将在下文提到的接受偏压信号的输入接线130，连接输入接线的电阻器131，132，以及一个比较器元件135。这比较器元件有一个接线接受通过电阻器131或132的信号，另一个接线通过电阻器133接地。当直流电流Id的方向从正变到负，或从负变到正时(更准确地讲，即当电流达到一个特定的接近于零的正值或负值时)，监测电路127产生一个输出信号。这电路中还有一个绝对值线路136，一个定时器137，诸如一个mS mV，随绝对值线路的输出反应，产生预定时间长度的驱动信号。还有一个由定时器137的输出激励的汞触点继电器138。继电器138控制图7中的速度控制器的常闭合触点35a和35b。本实施方案中的速度，加速度和转矩命令的变化，和继电器138的激发变化一样，都与图8(a)，8(b)和8(c)所示相同。当运转方式从动力运转转变为再生运转时，直流电流的流动方向通过零点改变。电流方向监测电路127监测到这种变化，产生一个输出，通过绝对值电路136触发定时器137。定时器产生一个预定时间长度T1的输出。这时间约等于齿轮11B，11J的齿互相脱离并重新建立接触所需的时间，这样就在T1时间内激励继电器138，如图8(d)所示。于是断开了图7中的触点35a和35b，相应减少了输入轴和输出轴之间的转矩命令信号，加速度和速差，从而如上所述，减少了齿轮齿间重啮合时的冲撞。
除如前面所述，由于改变电阻40的值而使转矩命令信号3a2的坡率有变化外，传达到图12中的接线端130上的偏压信号也可以使之变化，以改变继电器138的激励时间。例如，可以调定偏压信号，使电流Id趋近零值时，有一个理想限度的“提前触发”量，以补偿电路里常见的感引延时和开关延时。
权利要求
1.一种升降机系统，具有一台驱动电机(7)，一个绞缆轮(12)，其上有缆索(13)，缆索一端悬挂一具升降机吊笼(15)，另一端悬挂配重(14)，有一个减速机构(11)，其中有固定在电机输出轴(11A)上的第一螺旋齿轮(11B)，并有固定在绞缆轮输入轴(11I)上的第二螺旋齿轮(11J)，该第二齿轮和第一齿轮啮合运转。另有一种方法，在动力/驱动和再生/随动的运转方式之间过渡时，可以减低由于齿隙游移造成的冲撞，这方法步骤如下a、监测第一齿轮和第二齿轮的分离，并b、随分离监测反应，减少电机向输出轴传递的转矩，相应减少输出轴和输入轴之间的相对速差，从而减弱齿轮齿啮合时的冲撞。
2.如权利要求
第一项的方法，分离监测用以下方法实现a、产生各自和输入轴转速及输出轴转速成比例的第一信号及第二信号;b、使上述信号随减速机构传动比变化的比例衰减，以产生第三和第四信号。当输入轴和输出轴的转速相同时，这两信号震幅相等，并且c、感测上述第三和第四信号之间的幅度上的差异。
3.如权利要求
第一项方法，而分离监测的方法为感测电机输入电流的极性变化。
4.一种升降机系统，具有一台驱动电机(7)，一具绞缆轮(12)，其上有缆索(13)，缆索一端悬挂升降机吊笼(15)，另一端上悬挂一个配重(14)，有一个减速机构(11)，其中有固定在电机输出轴(11A)上的第一螺旋齿轮(11B)，并有固定在绞缆轮输入轴(11I)上的第二螺旋齿轮(11J)，该第二齿轮和第一齿轮啮合运转。另有一种器械，在动力/驱动和再生/随动的运传方式之间过渡时，可以减低由于齿隙游移造成的冲撞，这器械包括a、监测第一齿轮和第二齿轮分离的装置，以及b、随分离监测反应，减小电机向输出轴传递的转矩，相应减少输出轴和输入轴之间的相对速差，从而减弱齿轮齿重啮合时的冲撞的装置。
5.如权利要求
第4项的器械，而分离监测装置包括以下各项a、产生各自和输入轴转速及输出轴转速成比例的第一信号及第二信号的装置(20，21);b、一种装置(22，23)，可藉以使上述信号随减速机构传动比变化的比例衰减，以产生第三和第四信号，当输入轴和输出轴的转速相同时，这两信号的震幅相等，以及c、感测上述第三和第四信号之间的震幅差异的装置(30)。
6.如权利要求
第四项中的器械，而分离监测器械中包括感测电机输入电流极性变化的装置。
7.如权利要求
第四项中的器械，而在所述的减速机构中包括若干平行轴，其中包括所述的输入轴和输出轴，并有若干螺旋齿轮固定在各自直接互相成对啮合的轴上，包括一根轴上的第一齿轮和第二齿轮。
8.如权利要求
第四项中的器械，而减小转矩的装置包括以下各项a、一个产生输出转矩命令信号(3a)的操作放大器(45);b、使速度偏差信号(2a)和放大器输入连接的装置;c、互相串连而和放大器并联的阻抗装置(40，43)，以及d、继电器开关装置(35a，35b)和阻抗装置有可操纵的连接，使放大器的运转方式从第一级延时运转变为积分器运转。
9.如权利要求
第五项中的器械，而减小转矩的装置包括以下各项a、一个产生输出转矩命令信号(3a)的操作放大器(45);b、使速度偏差信号(2a)和放大器输入连接的装置;c、互相串联而和放大器并联的阻抗装置(40，43)，以及d、继电器开关装置(35a，35b)和阻抗装置有可操纵的连接，使放大器的运转方式从第一级延时运转变为积分器运转。
10.如权利要求
第6项中的器械，而减小转矩的装置包括以下各项a、一个产生输出转矩命令信号(3a)的操作放大器(45)，b、使速度偏差信号(2a)和放大器输入连接的装置;c、互相串联而和放大器并联的阻抗装置(40，43)，以及d、继电器开关装置(35a，35b)和阻抗装置有可操纵的连接，使放大器的运转方式从第一级延时运转变为积分器运转。
11.如权利要求
第9项中的器械，其中a、衰减装置中电阻器(22，23)，随齿轮传动比变化的比例而加权。并且b、传感装置中有比较器(30)，另外还包括c、通过相反极性的二极管(32，33)和比较器一个输出端连接的绝对值电路(31)，以及d、由绝对值电路激励继电器(35)，以控制开关装置。
12.如权利要求
第11项中的器械，另有一个单稳元件(60)，连接在绝对值电路和继电器之间。
13.如权利要求
第5项中的器械，另有差分装置(50，51)连接在信号发生装置和衰减装置之间。
14.如权利要求
第6项中的器械，其中的电机为一台感应式交流电机(106)，所述的升降机系统另有一具变流器(102，103)，将交流输入电流转变为直流输出电流，有一个平流电容器(104)，跨接在变流器的输出上，有一具倒相器连接变流器的输出，使变流器的直流输出变为供入电机交流输出，另外，在如权利要求
第6项的器械中，传感元件和变流器的输出端连接。
15.如权利要求
第14项中的器械，而传感装置包括以下各项a、一具电流监测器(128)，b、一具比较器(135)，其第一输入端连接电流监测器的一个输出，而其第二输入端接地;c、一个绝对值电路(136)连接比较器的一个输出端，以及d、一个由绝对值电路输出激励的继电器。
16.如权利要求
第15项中的器械，另外有一个装置(130)，将一个偏压信号传送到比较器的第一输入端，使即将来临的齿轮分离可被监测。
17.如权利要求
第15项中的器械，其中的转矩降低装置中有下列各项a、一个产生输出转矩命令信号(3a)的操作放大器(45)，b、使速度偏差信号(2a)和放大器输入连接的装置，c、互相串连而和放大器并联的阻抗装置(40，43)，以及d、继电器开关装置(35a，35b)和阻抗装置有可操纵的连接，使放大器的运转方式从第一级延时运转变为积分器运转，上述开关装置由上述继电器控制。
专利摘要
升降机系统减速机构11中的在动力/驱动运转状态向再生/随动运转状态过渡时的啮合齿轮的冲撞，可以通过监测轮齿的实际分离和即将来临的分离，相应地暂时降低电机的转矩，从而减低输入轴和输出轴之间的等化相对速差，使冲撞减轻。齿的分离可以通过感测与输入轴及输出轴转速(按齿轮比等化的)成正比的信号之间的振幅差异，或通过感测电机驱动电流的极性变化测出。可以用继电器控制的开关把速度控制器中的电阻器40、43转换，改变操作放大器45的功能，使之从第一级延时电路改变成积分器，从而降低电机的转矩。
文档编号B66B1/28GK85102314SQ85102314
公开日1987年1月31日 申请日期1985年4月1日
发明者石井年明 申请人:三菱电机株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan