专利名称：升降机系统的运动控制的制作方法
技术领域：
本发明的目的是如权利要求1的前序中限定的升降机系统的载荷状态的确定，如 权利要求9的前序中限定的升降机系统的运动控制，如权利要求10的前序中限定的升降机 系统，以及如权利要求11的前序中限定的用于确定升降机系统的载荷状态的方法。
背景技术：
在具有配重的升降机系统中，载荷的平衡位置是根据升降机轿厢和配重的重量进 行确定的。在平衡位置，配重和加载的升降机轿厢经由升降机绳索对彼此施加基本上相同 的力作用。在平衡位置，升降机额定载荷的一半通常被加载到升降机轿厢中。在这种情况下 配重被定为与升降机轿厢的重量以及额定载荷的一半的重量相对应。然而，实际上，平衡位 置会由于例如升降机轿厢和配重的个体重量差异，以及尤其是升降机绳索的重量而变化。所谓没有配重的升降机系统缺少平衡载荷的配重，因此从升降机的电机驱动的角 度看，在升降机系统中总是存在一定程度的载荷不平衡。升降机系统的载荷状态传统地例如通过固定到升降机轿厢的底部或升降机绳索 的测定载荷重量的传感器由升降机轿厢载荷的测量结果确定。测定载荷重量的传感器的测 量结果几乎总是包含一定程度的测量误差，这以损坏升降机的乘坐舒适性方式被认知到， 特别是当启动时和当升降机轿厢抵达停靠的楼层时。另外，测量误差损坏了升降机轿厢在 楼层停靠的精确性。公布的US 6283252B1描述了基于测量的电机速度确定升降机的不平衡性。在当 升降机轿厢的底部水平的位置与由极限开关限定的停靠水平不同时的情况下进行确定。该 种情况中的问题是至于升降机轿厢是否处于停靠水平仅从极限开关接收到二进制信息，其 增加了在楼层处停靠的不精确性并且延长了升降机轿厢到与停靠有关的楼层的运动。
发明内容
本发明的目的本发明的目的是公开比现有技术更精确和更快的升降机载荷的不平衡性的确定。本发明的特征根据本发明的升降机系统的载荷状态的确定的特征在于权利要求1的特征部分 中所公开的内容。根据本发明的升降机系统的运动控制的特征在于权利要求9的特征部分 中所公开的内容。根据本发明的升降机系统的特征在于权利要求10的特征部分中所公开 的内容。根据本发明的用于确定升降机系统的载荷状态的方法的特征在于权利要求11的 特征部分中所公开的内容。本发明的其他特征的特征在于其他权利要求中所公开的内容。 一些发明实施例也在本申请的说明书部分中进行了描述。该申请的发明内容还可限定为与 提供的权利要求中的不相同。发明内容还可由几个独立的发明构成，特别是如果从措辞或 暗含的子任务或者从实现的优点或优点的类别的角度考虑本发明。在此情况下，包含在权 利要求中的一些特征从单独的发明构思的角度看或许是多余的。
在上下文中，升降机系统一般指的是意在于提升人或货物的提升系统，例如辊筒 驱动升降机或其他起重机系统，另一方面，升降机系统还指的是乘客升降机或者货物升降 机。根据本发明的升降机系统包括升降机轿厢以及用于使升降机轿厢运动的电机驱 动装置。在此情况下，根据本发明的升降机系统的载荷状态是基于在载荷状态的确定的过 程中发生的升降机电机位置偏差进行确定的。在此情况下，电机驱动装置包括升降机电机， 其可以是例如电机，比如直流电机或交流电机，例如同步电机。升降机电机可以是旋转电机 或直线电机。电机还可是永磁电机。电机驱动装置被直接或例如经由支撑升降机轿厢的升 降机绳索连接到升降机轿厢。升降机电机的位置偏差在该上下文中指的是在开始确定载荷 时与电机起始位置的偏差。当基于在载荷状态期间发生的升降机电机位置偏差确定载荷状 态时，位置偏差直接由升降机电机的转子的位置，或者牵引槽轮的位置或者使升降机轿厢 运动的升降机系统的一些其他部分的位置进行确定。在本发明的一个实施例中，电机驱动装置包括运动基准，该运动基准包括电机的 速度基准以及电机转矩的正反馈。电机驱动装置包括升降机电机，以及连接到升降机电机 的电机的供电设备，该电机的供电设备适于基于电机的速度基准使升降机电机运动。在确 定载荷状态的过程中，电机的速度基准是基于在确定载荷状态的过程中升降机电机的位置 偏差进行确定的，并且在确定载荷状态的过程中，电机的转矩基准是基于在电机速度的实 际值和基准值之间的比较以及基于升降机电机的位置偏差进行确定的。在确定载荷状态的 过程中升降机系统的载荷状态是由前述转矩基准确定的。在本发明的一个实施例中，载荷状态确定的持续时间(duration)事先设定。在本发明的一个实施例中，载荷状态是在升降机电机的机械制动器已经打开之后 进行确定的，并且在此情况下，升降机电机的位置偏差是从升降机电机在进行确定前被机 械致动器锁定时的位置开始确定。在根据本发明的升降机系统的一个运动控制中，升降机轿厢的运动通过电机驱动 装置根据运动基准设定。运动基准在此包括升降机电机的速度基准以及升降机电机的转矩 的正反馈。升降机电机的转矩的正反馈是至少基于在确定升降机系统的载荷状态的过程中 发生的升降机电机的位置偏差进行确定的。速度基准指的是速度基准值曲线，其根据时间 或者例如升降机轿厢或电机的位置或地点改变，所述基准值曲线由一个接一个的顺次的基 准值组成。电机转矩的正反馈指的是转矩的正反馈的基准值曲线，其以相应的方式由转矩 的正反馈的基准值组成。速度基准和转矩的正反馈可以是连续的或者离散的。在根据本发明的用于确定升降机系统的载荷状态的一种方法中，电机驱动装置被 安装到升降机系统，用于使升降机轿厢移动。在该方法中，升降机电机的位置偏差得以确 定，并且升降机系统的载荷状态是基于升降机电机的位置偏差进行确定的。在根据本发明的用于控制升降机系统的运动的一种方法中，升降机轿厢的运动是 通过电机驱动装置设定的；升降机电机的位置偏差是在确定升降机系统的载荷状态的过程 中进行确定的；电机转矩的正反馈是至少基于前述的升降机电机的位置偏差进行确定的； 并且升降机电机基于运动基准进行控制。本发明的优点通过本发明，其中以下优点的至少一个得以实现
-当升降机系统的载荷状态基于在确定载荷状态的过程中发生的升降机电机的位 置偏差进行确定时，该确定比现有技术中的确定更精确，因为在此情况下升降机系统的载 荷的不平衡性的任何误差将比那些现有技术中用例如升降机轿厢的测定载荷重量的传感 器确定不平衡性的解决方案得到更精确的补偿。通过根据本发明的确定，由升降机系统的 机械部分的非理想性引起的不平衡性，例如由升降机轿厢和配重的个体重量差异引起的不 平衡性，或者由升降机绳索的重量引起的不平衡性，也会得到补偿。另外，通过该确定，还能 够解决由测定载荷重量的传感器的测量不精确性例如测定载荷重量的传感器的偏置和放 大误差引起的问题。而且，因为升降机轿厢的单独的测定载荷重量的传感器对该确定不是 必需的，因此升降机系统比现有技术中的升降机系统更便宜、更简单同时更可靠。-在本发明的一个实施例中，响应在确定载荷状态的过程中发生的在升降机电机 的转子和定子之间的位置偏差的大小，形成与升降机电机的转矩成比例的电流的基准值， 所述位置偏差从在所述确定之前转子和定子之间的开始位置开始进行确定；在此情况下， 升降机电机的电流以及因此转矩可作为转子和定子之间的位置变化的函数比现有技术解 决方案更精确地进行调节，其中在现有技术解决方案中，电流/转矩的调节是通过速度调 节器基于转子速度的基准值和实际值之间的差异进行的。而且，在所述确定过程中，升降机 电机的运动实质上下降，其提高升降机的驱动舒适性以及升降机运行的安全性。在此情况 下，不用速度调节器就实现了电机的转矩调节，以使供应给电机的电流通过电流调节器调 节为与电流的基准值对应，并且电流的极性被选择为以使由电流产生的电机的转矩与转子 和电子之间的位置改变处于相反方向，因此努力防止前述的位置改变。在此情况下，电机的 转矩调节来补偿升降机系统的不平衡性，从而努力在升降机提升通道中将升降机轿厢保持 在其合适位置，并且升降机系统的载荷状态可由电流和/或升降机电机的电流的基准值确 定，而没有损坏升降机乘坐舒适性的升降机电机的运动。-在本发明的一个实施例中，与升降机电机的转矩成比例的电流的基准值是另外 在确定载荷状态过程中由速度调节器的输出形成的，其中所述速度调节器的输出是基于电 机的速度基准和电机速度的测量值进行设定的，其中所述电机的速度基准是响应在确定载 荷状态的过程中发生的在升降机电机的转子和电子之间的位置偏差的大小形成的。在此情 况下，升降机电机的转子和电子之间的运动被进一步衰减，在此情况下，能稳定升降机电机 的运动。-如果升降机系统的载荷状态是通过根据本发明的确定以及通过现有技术的升降 机轿厢的测定载荷重量的传感器进行确定的，该确定比那些现有技术中仅用升降机轿厢的 测定载荷重量的传感器确定不平衡性的升降机系统更精确。在此情况下，升降机系统的载 荷状态的确定的精确性还可在已经包括前述的升降机轿厢的测定载荷重量的传感器的那 些升降机系统中得以提高。-当升降机系统的载荷状态是如本发明中提供的基于升降机电机的位置偏差进行 确定时，该确定是快捷的并且可在例如机械制动器已经打开之后在运行开始时进行。-当升降机系统的载荷状态被推断为在升降机的速度改变值或者升降机电机的转 矩基准的改变值已经减小到设定为零值附近的允许值的范围内之后被确定时，所述确定的 持续时间可以最小化。-当升降机电机的转矩的正反馈是基于在确定升降机系统的载荷状态的过程中发
6生的升降机电机位置偏差进行确定时，所述确定的精确性的提高还由于转矩正反馈的精确 性的提高而影响升降机的乘坐质量，因为轿厢的测定载荷重量的传感器的测量误差以及由 此引起的转矩的正反馈的误差在当升降机轿厢抵达停靠水平时，特别是是在运行开始时和 在运行结束时，已经惯常地导致升降机轿厢中额外的振动。同时，升降机轿厢在楼层处停靠 的精确性得以提高。_当电机转矩的正反馈是基于在确定升降机系统的载荷状态的过程中发生的升 降机电机位置偏差进行确定时，电机转矩的正反馈不再需要基于确定载荷状态进行单独确 定，这减小了运动基准的计算同时加速了运动控制。-在本发明的一个例子中，在升降机的驱动模式下的速度基准的起始值是基于在 确定载荷状态的过程中速度基准进行确定的。在此情况下，速度基准是连续的，其提高了升 降机的乘坐质量。-在本发明的一个实施例中，升降机电机的速度和升降机电机的位置是由连接到 升降机电机的旋转轴或者例如牵引槽轮的编码器确定的。编码器的旋转角的大小可直接基 于测量的编码器脉冲进行确定，在此情况下，编码器适合用于确定升降机电机的转子和定 子之间的位置偏差。
在下文中，将借助于本发明的实施例的一些例子参照附图更详细地描述本发明， 其中图1示出根据本发明的升降机系统；图2示出根据现有技术的升降机系统的运动控制；图3示出根据本发明确定升降机系统的载荷状态。
具体实施例方式图1示出根据本发明的升降机系统。升降机轿厢2和配重17通过由绳索18支撑 的升降机电机7在升降机提升通道中运动。升降机电机7的电力供应通过变频器8来自于 电网15。变频器8设定电机7并且同时还根据运动基准经由升降机绳索18设定升降机轿 厢2。在此情况下，变频器8根据转矩基准9设定电机7的转矩。运动控制器通过安装到牵 引槽轮的编码器16测量测量电机7的速度10以及位置12以便摩擦操作。编码器16还可 被安装到电机7的轴上，在此情况下，特别地，位置测量12的精确性提高。升降机轿厢2在升降机提升通道中从楼层到楼层地移动。停靠的位置通过停靠楼 层的传感器表明。当升降机轿厢已经停靠在一楼层时，通过用机械制动器锁定升降机电机 7的牵引槽轮来防止升降机轿厢的运动。当新的运行开始时机械制动器打开，在此情况下， 升降机轿厢通过升降机电机的转矩保持在合适的位置以使其努力用电机产生的转矩补偿 升降机系统的载荷的不平衡性。在此情况下，在制动器已经打开之后，升降机系统的载荷状态基于在载荷状态的 确定1的过程中发生的升降机电机的位置偏差4进行确定。位置偏差是从在所述确定之前 升降机电机被机械制动器锁定时的位置11开始进行确定的。升降机系统的载荷状态被推 断为当升降机速度10的改变值或升降机电机的转矩基准9的改变值已经处于设定用于零附近的允许值范围内的一设定时间进行确定的。换句话说，当速度改变的绝对值或转矩基 准改变的绝对值已经保持足够小一期望时间，则推断载荷状态被确定并且升降机开始驱动 到指定楼层。在此情况下，用于运动控制中的升降机电机的转矩的正反馈是同样在确定载 荷状态的过程中进行确定。在本发明的实施例中，升降机的载荷状态和升降机电机的转矩 的正反馈也通过固定到升降机轿厢2的底部的单独的测量载荷重量的传感器14进行确定， 但是也可以不使用单独的测量载荷重量的传感器。图2示出现有技术的升降机系统的运动控制。升降机电机7的运动基于比较电机 的速度基准5和电机的测量速度值10通过速度调节器进行设定。与升降机电机的转矩基 准成比例的信号被接收为速度调节器的输出。除了该信号之外，转矩基准9还由所谓的转 矩的正反馈6形成。转矩的正反馈指的是一评估，该评估独立于速度调节器并基于升降机 系统的载荷、基于控制情况或者例如基于升降机轿厢的位置，或者是由时间决定的，是升降 机电机的转矩所需要的。在此，转矩的正反馈是用升降机轿厢的测量载荷重量的传感器由表示升降机轿厢 的载荷的测量信号14确定的。另外，升降机系统的某些参数22，例如在升降机提升通道中 运动的升降机的惯性质量，影响转矩的正反馈的确定。运动控制还包括转矩调节器24，其努 力根据转矩基准9设定升降机电机的转矩。升降机电机的转矩在此与升降机电机的电流成 比例，以使升降机电机的电流的测量值起到转矩的测量反馈25的作用，电流调节器起到转 矩调节器24的作用。图3示出根据本发明的升降机系统的载荷状态的一个确定1。在此情况下，载荷状 态的确定1适配关联如图2所示的升降机系统的运动控制。当升降机电机的机械制动器打 开时，载荷状态的确定1开始确定升降机电机的位置偏差5。该偏差通过将升降机电机的 转子的位置12和在确定开始时转子所在的起始位置比较进行确定。基于该比较，在确定载 荷状态的过程中形成升降机电机的速度基准13，该速度基准被送到速度调节器20。另外， 前述的升降机电机的速度基准13在被确认21后送到升降机电机的转矩的正反馈6的确定 26。用测量载荷重量的传感器测量的升降机轿厢的载荷信号14在此还用于确定正反馈6， 但是根据本发明的确定载荷状态不必包括测量载荷重量的传感器/载荷信号14，在此情况 下，可完全不用单独的测量载荷重量的传感器确定正反馈6。在图3中，升降机电机的转矩基准9通过速度调节器20的输出信号以及转矩的正 反馈6的输出信号形成。测量的升降机的速度信号10被导出，并且导出的绝对值被计算。 该绝对值与设定为零附近的一定范围的允许值进行比较，并且当该绝对值已经在允许的区 域中一设定时间时，升降机系统的载荷状态被推断为已被确定。在此情况下，载荷状态可由 转矩基准9引起。通过确定的载荷状态，还能够监测升降机轿厢的可能的过载。当载荷状 态的确定完成时，电机驱动装置3准备根据运动控制的驱动模式将升降机轿厢2驱动到指 定楼层。在此情况下，基于升降机电机的位置偏差4以及与载荷状态的确定相关地形成的 转矩的正反馈6被记录，并且记录的正反馈用来在驱动模式过程中形成运动基准。在驱动 模式下，升降机电机7以及升降机轿厢2的运动根据速度基准5进行设定。换句话说，当驱 动模式开始时如图3所示的符号开关改变其状态，并且驱动模式的速度基准5被送到速度 调节器20。然而，在此情况下，驱动模式的速度基准5的起始值是基于在确定载荷状态的过 程中速度基准13进行确定的，在此情况下，驱动模式的速度基准5的起始值和在确定载荷状态的过程中速度基准13末端处的速度基准值相同，该速度基准值是连续的。
以上借助于本发明的实施例的一些例子描述了本发明。显然，对本领域内的技术 人员而言，本发明不限于以上描述的实施例，其他的应用在提供的权利要求限定的发明构 思的范围内是可能的。
权利要求
一种升降机系统的载荷状态的确定(1)，该升降机系统包括升降机轿厢(2)以及用于使该升降机轿厢运动的电机驱动装置(3)，其特征在于，所述升降机系统的载荷状态是基于在所述载荷状态的确定(1)的过程中发生的所述升降机电机的位置偏差(4)进行确定的。
2.如权利要求1所述的载荷状态的确定，其特征在于，与所述升降机电机的转矩成比 例的电流的基准值(9)是响应于在所述载荷状态的确定的过程中在所述升降机电机的转 子和定子之间发生的位置偏差(4)的大小形成的；所述位置偏差是从在所述确定之前所述转子和所述定子之间的起始位置开始进行确 定的；所述升降机电机的电流(25)通过电流调节器(24)进行调节以对应前述的电流的基准 值(9)；以及所述升降机系统的载荷状态是由前述的电流和/或由所述升降机电机的电流的基准 值确定的。
3.如权利要求2所述的载荷状态的确定，其特征在于，与所述升降机电机的转矩成比 例的电流的基准值(9)也由在所述载荷状态的确定的过程中速度调节器(20)的输出形 成；所述速度调节器(20)的该输出基于所述电机的速度基准(5，13)以及所述电机速度的 测量值(10)进行设定；所述电机的该速度基准(5，13)是响应于在所述载荷状态的确定的过程中发生的在所 述升降机电机的转子和定子之间的位置偏差(4)的大小形成的。
4.如上述权利要求中的任何一项所述的载荷状态的确定，其特征在于，所述电机驱动 装置(3)包括运动基准，该运动基准包括所述电机的速度基准(5，13)以及所述电机的转矩 的正反馈(6)，以及在于所述电机驱动装置包括升降机电机(7)，以及连接到该升降机电机 的电机的供电设备(8)，所述电机的该供电设备被安装为基于所述电机的速度基准(5，13) 使所述升降机电机运动，以及在于在所述载荷状态的确定(1)的过程中，所述电机的速度 基准(13)基于在所述载荷状态的确定的过程中所述升降机电机的位置偏差(4)进行确定， 以及在于在所述载荷状态的确定的过程中，所述电机的转矩基准(9)基于所述升降机速度 的实际值(10)和基准值(13)之间的比较以及基于所述升降机电机的位置偏差(4)进行确 定，以及在于所述升降机系统的载荷状态是在所述载荷状态的确定(1)的过程中由前述的 转矩基准(9)确定的。
5.如上述权利要求中的任何一项所述的载荷状态的确定，其特征在于，所述载荷状态 的确定的持续时间事先设定。
6.如上述权利要求中的任何一项所述的载荷状态的确定，其特征在于，所述升降机系 统的载荷状态被推断为是在当所述升降机的速度(10)的改变值或者所述升降机电机的转 矩基准(9)的改变值已经处于设定为零附近的允许值的范围内一设定时间时确定的。
7.如上述权利要求中的任何一项所述的载荷状态的确定，其特征在于，所述载荷状态 是在所述升降机电机(7)的机械制动器已经打开之后进行确定的，以及在于在此情况下所 述升降机电机的位置偏差(4)是从在所述确定之前所述升降机电机被机械制动器锁定时 的位置(11)开始进行确定的。
8.如上述权利要求中的任何一项所述的载荷状态的确定，其特征在于，所述载荷状态 的确定(1)的实现无需来自所述升降机轿厢的测量载荷重量的传感器(14)的单独的测量 反馈。
9.一种升降机系统的运动控制，其中所述升降机轿厢的运动是根据运动基准通过电机 驱动装置(3)设定的，该运动基准包括电机的速度基准(5，13)以及电机的转矩的正反馈 (6)，其特征在于，所述电机的转矩的正反馈(6)是基于在所述升降机系统的载荷状态的确 定的过程中发生的所述升降机电机的位置偏差(4)确定的。
10.一种升降机系统，该升降机系统包括载荷状态的确定(1)，所述升降机系统包括升 降机轿厢(2)以及用于使所述升降机轿厢运动的电机驱动装置(3)，其特征在于，所述升降 机系统的载荷状态是基于在所述载荷状态的确定(1)的过程中发生的所述升降机电机的 位置偏差(4)确定的。
11.用于确定升降机系统的载荷状态的方法，在该方法中，电机驱动装置(3)被安装到 所述升降机系统中，用于使升降机轿厢运动，其特征在于-确定所述升降机电机的位置偏差(4)；_基于所述升降机电机的该位置偏差(4)确定所述升降机系统的载荷状态。
全文摘要
本发明涉及升降机系统的载荷状态的确定(1)以及还涉及用于确定升降机系统的载荷状态的方法。该升降机系统包括升降机轿厢(2)和用于使该升降机轿厢运动的电机驱动装置(3)。在本发明中，升降机系统的载荷状态是基于在所述载荷状态的确定过程中所述升降机电机发生的位置偏差(4)确定的。
文档编号B66B1/34GK101918298SQ200980101846
公开日2010年12月15日 申请日期2009年1月8日 优先权日2008年1月9日
发明者劳里·斯托尔特, 图卡·考皮南 申请人:通力股份公司