Точность автоматической остановки кабины лифта. Способ точной остановки пола кабины лифта на уровне посадочной площадки

Проект космического лифта НАСА Понятно, что потребность в таком циклопическом сооружении, как ОТС, возникнет еще очень нескоро, если вообще возникнет. А вот о сокращении затрат на космическую транспортировку следует думать уже сегодня, и в этом смысле космический лифт

Изобретение относится к лифтостроению, в частности к способам, обеспечивающим точность остановок кабин пассажирских лифтов. Способ точной остановки пола кабины лифта на уровне посадочной площадки заключается в том, что система управления лифтом вырабатывает команды, подаваемые на исполнительное устройство, которым является тормоз лебедки, используя сигналы, поступающие от датчиков в шахте для затормаживания объекта регулирования лифта, фиксирует с помощью измерительного элемента положение кабины лифта и по результатам измерения вырабатывает команду на обеспечение воздействия исполнительного механизма на объект регулирования. При этом объектом регулирования, на который оказывает воздействие исполнительный элемент, является пол кабины, совмещенный с ее порогом и отделенный от этой кабины, а воздействие упомянутого исполнительного механизма, размещенного на самой кабине, осуществляется с возможностью выравнивания уровня пола кабины с уровнем порога дверей шахты выбранной посадочной площадки и происходит при неподвижной кабине лифта за время, не превышающее времени открытия дверей кабины и шахты на выбранной посадочной площадке при получении соответствующего сигнала измерительного элемента. Сигнал на время включения исполнительного механизма, определяющий расстояние, на которое необходимо переместить пол кабины, вырабатывается устройством сравнения, которое сопоставляет сигнал с измерительного элемента с сигналом, записанным в запоминающем устройстве и характеризующим точное местоположение порога дверей шахты выбранной посадочной площадки, и сигналом с датчиков-ограничителей, контролирующих высоту подъема пола. Изобретение обеспечивает повышение точности остановки кабины относительно посадочной площадки. 4 ил.

Изобретение относится к области лифтостроения и, в частности, к способам торможения и достижения точности остановок кабин пассажирских лифтов. Подавляющее количество пассажирских лифтов для домов массового строительства содержит двухскоростную лебедку с рабочей скоростью в 1 м/с и малой скоростью в 0,6 м/с. Известен способ остановки кабины лифта (авторское свидетельство 432077, 1973 г. RU Кл. В 66 В 11/04, авторское свидетельство 260139, 1968 г. RU Кл. В 66 D 5/08), осуществляющийся при переходе на малую скорость за счет затормаживания кабины тормозным колодочным механизмом, охватывающим шкив лебедки и приводящимся в рабочее состояние с помощью электромагнита. Главный недостаток заключается в недостаточной точности остановок кабины на посадочных площадках. Причиной этого явления является то, что конечный результат (точность остановки кабины на посадочной площадке) зависит от большого числа факторов: состояния рабочей поверхности фрикционных накладок колодок, поверхности тормозного шкива, затяжки регулировочных пружин, упругости металла этих пружин, степени равномерного прилегания колодок к шкиву, регулировки хода штока электромагнита, зазора между колодками и шкивом, выборки зазоров между штоком и кулачками, тягового усилия электромагнита и величины питающего напряжения. Регламентируемая точность автоматической остановки кабины при эксплуатационных режимах работы должна быть не более +50 или -50 мм (разница по высоте между порогом кабины и порогом дверей шахты посадочной площадки). Это указание нормативного документа Госгортехнадзора России: "Правила устройства и безопасной эксплуатации лифтов" НПО ОБТ г. Москва, 1992 г. (ПУБЭЛ), пункт 2.15. В процессе эксплуатации часто точность остановок нарушается. Это приводит к неудобству пользования лифтом, возможно получение травмы пассажиром. Анализ алгоритма функционирования такого известного лифта показывает на наличие одноступенчатой схемы регулировки точности остановок кабины лифта: при вхождении движущейся кабины в шунт точной остановки электронная схема шкафа управления выдает сигнал на отключение электромагнита тормоза и колодки под действием пружин накладываются на тормозной шкив лебедки, останавливая кабину. Для повышения точности остановки кабины подъемной машины и аварийного торможения применяют другой известный способ торможения (авторское свидетельство 350744, 1969 г. RU Кл. В 66 D 5/00 Б), принятый за прототип, и близкий ему способ (авторское свидетельство 716960, 1980 г. RU Кл. В 66 В 1/24). Способ управления аварийным торможением подъемной машины основан на совместном действии исполнительного элемента 6 (рабочий тормоз) и исполнительного элемента 10 (аварийный тормоз) на объект регулирования 7 (подъемную машину), останавливающий подъемный сосуд (кабину). Рабочий тормоз функционирует по системе бесступенчатого регулирования тормозного момента в зависимости от местонахождения подъемного сосуда (кабины) и управляется работой задающего устройства 4 и элемента сравнения 5, которые вырабатывают выходной сигнал по командам от ряда датчиков 1-3 в шахте. Измерительный элемент 8 контролирует параметры движения подъемного сосуда в шахте (степень замедления движения) и в зависимости от ее величины подключает тот или другой тормоз. Аварийный тормоз дополнительно подключается при чрезмерном отклонении действительного замедления подъемного сосуда от заданного. Эта двухступенчатая схема торможения нашла применение в шахтах горнодобывающей промышленности. Недостатки ее - громоздкость, наличие большого количества датчиков в шахте и на подъемном сосуде, сложность и дороговизна подъемной машины, не устраненная зависимость точности остановки подъемного сосуда от многочисленных параметров рабочего и аварийного тормозов, которые трудно постоянно контролировать и регулировать. Все эти факторы делают непригодным для лифтов массового применения способ управления, описанный в прототипе. Неприменим и известный способ повышения точности остановок кабины за счет существенного снижения скорости двигателя лебедки (до 0,15 м/с) с последующим включением колодочного тормоза (больничные лифты), так как в жилых домах значительно больше этажных остановок и время поездки в кабине становится чрезмерно большим, а интенсивность поездок резко падает. Задачей изобретения является создание двухступенчатого способа регулирования точности остановок, с одной стороны, использующего главные преимущества существующего способа торможения (переходом на малую скорость и включение электромагнита колодочного пружинного тормоза - первая ступень), а с другой, осуществляющего доводку пола кабины до уровня этажной площадки с требуемой точностью - вторая ступень. Изобретение базируется на конструкции наиболее массовых пассажирских лифтов грузоподъемностью в 400 и 630 кг, которые выпускаются известными заводами: Карачаровский механический завод, Щербинский лифтостроительный завод. Эти лифты оснащены системой управления пассажирским лифтом для жилых зданий с парным управлением до 17 этажей (ЕИЛА. 655114.002-01). Поставленная задача решается: - введением цепи обратной связи в систему электронного управления лифтом, которая выдает сигнал о реальном местоположении кабины лифта в районе ее остановки на заданном этаже при приведении в действие обычного колодочного тормоза; - формированием управляющего сигнала, пропорционального отклонению места кабины от заданного (уровень чистого пола посадочной площадки, порог дверей шахты посадочной площадки); - перемещением (подъем, опускание) на небольшое расстояние подвижного пола неподвижной кабины лифта, совмещенного с порогом кабины, за время открывания (закрывания) дверей кабины и шахты на выбранном этаже. Техническая реализация предложенного способа заключается: 1) в установке новой отводки на кабине, которая совмещает свои прямые функции по открыванию дверей шахты, воздействуя на ролик двери шахты, с функцией определения местоположения остановившейся кабины, относительно неподвижных дверей шахты заданной посадочной площадки за счет линейки бесконтактных датчиков, образующих измерительный элемент; 2) в конструкционном объединении подвижного пола кабины с порогом кабины в единое изделие, которое может перемещаться в вертикальной плоскости от воздействующего на него приводного механизма (гидроцилиндр, электропривод с кривошипным механизмом и т. д.); 3) в новой конструкции порога дверей кабины, которая обеспечивает совместное взаимодействие порога и дверей кабины при вертикальных перемещениях порога (вместе с подвижным полом) и не нарушает требований по безопасному пользованию лифтом; 4) в применении приводного механизма для поднятия и опускания подвижного пола кабины с пассажирами на незначительную высоту (предпочтителен гидроцилиндр - бесшумность и плавность хода при перемещении большого груза на малое расстояние); 5) в ведении электронного блока в общую систему управления лифтом, который реализует функции: обработки сигналов от линейки датчиков, установленных на новой отводке; выдачи командных сигналов на работу приводного механизма пола; отслеживания работы привода дверей кабины; формирования сигнала нейтрального положения пола кабины, в котором кабина находится при движении между этажами; проверки безопасности работы второй ступени регулировки точности остановки кабины лифта. Фиг.1-4 поясняют заявленный способ. Для лучшего понимания предложенного способа достижения точной остановки пола кабины на выбранной посадочной площадке на фиг.1 представлены укрупненные компоненты блок-схемы: датчики замедления движения 1 и 2, датчики точной остановки 3; система управления лифтом 4; исполнительное устройство 5 (электромагнитный колодочный тормоз лебедки); движущийся объект 6 (кабина лифта); объект регулирования 7 (подвижный пол кабины); измерительный элемент 8; устройство сравнения 9; запоминающее устройство 10; исполнительный механизм 11; датчики ограничители 12. Рассмотрим работу предложенной блок-схемы способа достижения точной остановки кабины, изображенной на фиг.1. Система электронного управления 4 задает алгоритм работы лифта. В частности, рассмотрим случай, когда пассажир в кабине, нажимая кнопку приказа, задает направление движения кабины в сторону выбранного этажа. При этом система управления 4 вырабатывает ряд команд: включается электродвигатель лебедки, срабатывает исполнительное устройство 5 - отжимаются тормозные колодки включившимся электромагнитом, выбирается скорость движения и направление, закрываются двери кабины и т.д. В результате объект движения 6 - кабина лифта - перемещается в сторону нужного этажа. При подходе кабины к заданному этажу кабина замедляет свой ход, переходя на малую скорость по команде системы управления 4, получившей сигнал от датчика замедления 1 или 2 в шахте. Сигналом для остановки кабины служит импульс с датчика точной остановки 3, который вырабатывается при въезде этого датчика на кабине в шунт требуемого этажа. Шунт каждого этажа устанавливается на направляющей в шахте в среднее положение с таким расчетом, чтобы порог кабины был вровень с порогом дверей шахты данного этажа как при приближении кабины сверху к этому этажу, так и при приближении к нему снизу. При этом трудно учесть все факторы, влияющие на точность остановки: загруженность кабины, состояние и работу тормоза лебедки. Сигнал, образующийся при попадании кабины в зону точной остановки, приводит систему управления 4 в режим торможения кабины, что формирует команду на отключение исполнительного устройства 5. Электромагнит тормоза обесточивается и пружинный колодочный тормозной механизм останавливает кабину в пределах заданного этажа. При включении привода дверей отводка кабины воздействует на ролик портала дверей шахты и начинает их открывать. На этом заканчивается первая ступень регулирования, реализованная в современных массовых лифтах. Совмещение подвижного пола остановившийся кабины (объект регулирования 7) с порогом дверей шахты при этом может быть произведено с некоторой степенью ошибки. На графике фиг. 2 показаны возможные варианты остановки кабины и ее порога относительно порога дверей шахты выбранного этажа. На данном этапе начинает работать вторая ступень регулирования, разработанная автором. Линейка бесконтактных датчиков измерительного элемента 8, размещенная на отводке кабины, формирует сигнал о реальном положении остановившейся кабины в шахте относительно портала дверей шахты заданного этажа. Оптические (инфракрасные, например) лучи датчиков измерительного элемента 8 фиксируют ролик портала дверей шахты, вошедший в отводку кабины. На устройстве сравнения 9 идет сопоставительный анализ сигнала с линейки датчиков измерительного элемента 8 и сигнала, предварительно записанного в памяти запоминающего устройства 10, который характеризует точное положение объекта регулирования 7 (пола кабины, совмещенного конструктивно с порогом кабины) с порогом заданного этажа. При наличии разницы в уровнях порогов больше установленной заранее критической величины, например 5 мм, на выходе устройства 9 формируется сигнал, пропорциональный отклонению. Этот сигнал организует включение исполнительного механизма 11 (гидроцилиндр, электрический привод), который перемещает объект регулирования 7 (поднимает или опускает пол неподвижной кабины) на необходимую высоту до пропадания выходного сигнала с устройства сравнения 9. Безопасность работы исполнительного механизма 11 обеспечивается за счет ряда мер: установки двух датчиков на кабине, контролирующих предельно-максимальное перемещение пола вверх и предельно-максимальное перемещение пола вниз; ограничения числа циклов перемещения пола кабины на одной этажной площадке, задаваемого программно в устройстве сравнения 9; механическими упорами, физически ограничивающими зону перемещения пола кабины. Для безопасности высоких пассажиров максимальный подъем пола в кабине рекомендуется ограничить величиной в 50 мм, контролируемой датчиками ограничителями 12 и механическими упорами. В случае нештатного подъема (опускания) пола исполнительным механизмом 11 на расстояние более 50 мм срабатывает датчик ограничитель 12 и через устройство сравнения 9 отключает цепь электропитания исполнительного механизма 11. При неисправности устройства сравнения 9 или датчика ограничителя 12 пол воздействует на механические упоры кабины, которые связаны с выключателем, разрывающим электрическую цепь питания исполнительного механизма. На графике фиг.3 показаны временные параметры данного процесса, причем важно, чтобы суммарное время t 1 +t 2 не превышало времени, за которое открываются двери кабины t 3 . На графике фиг.4 показано действие второй ступени регулирования точности остановок для трех возможных случаев. Случай 1 - кабина и ее пол и ее порог остановились в поле допустимых по ПУБЭЛ значений разницы между порогами, и тем не менее это создает неудобства пассажирам. В этом случае идет команда с устройства сравнения 9 для включения исполнительного механизма 11 и пол кабины выравнивается с порогом дверей шахты выбранного этажа. Процесс выравнивания контролируется измерительным элементом 8. Случай 2 - кабина не доехала до порога дверей этажа на значительное расстояние (60-150 мм). В этом случае по команде устройства сравнения 9, зафиксировавшего ошибку с помощью измерительного элемента 8, система управления 4 включает исполнительное устройство 5 и привод лебедки перемещает вниз кабину лифта на 100 мм на малой скорости до вхождения пола и порога кабины в зону допустимых остановок, где затем происходит доводка пола кабины до уровня пола дверей, как описано в первом случае. Случай 3 - кабина проехала зону допустимых остановок и опустилась ниже уровня порога дверей шахты на значительное расстояние (60-150 мм). По команде устройства сравнения 9 система управления 4 включает кратковременно исполнительное устройство 5, которое поднимает кабину на 100 мм вверх до вхождения ее в зону допустимых остановок, где происходит доводка пола кабины до уровня порога дверей шахты этажа, как в случае 1. Если движущийся объект 6 остановился от порога дверей шахты выбранного этажа на расстоянии больше 150 мм, то формируется сигнал с устройства сравнения 9 на вход системы управления 4. Система управления формирует команды на включение исполнительного устройства 5 и перемещение кабины лифта на малой скорости к выбранному этажу. При этом время работы электродвигателя лебедки выбирается таким образом, чтобы переместить кабину на регламентированное расстояние, например не менее 100 мм. Этот процесс продолжается до двух раз включительно, если кабина не попала в зону работы второй ступени регулирования после первого цикла доезда. Работа второй ступени регулирования проходит за время открывания дверей лифта и заканчивается выравниванием порогов кабины и дверей шахты с заданной точностью. При следующим цикле движения кабины к другому выбранному пассажиром этажу исполнительный механизм 11 устанавливает объект регулирования 7 (пол кабины) в нейтральное положение: положение, при котором возможен подъем или опускание пола кабины на регламентируемое расстояние в 50 мм. Это необходимо для осуществления последующего такта регулирования на другом заданном этаже. Практическая реализация предложенного способа регулирования в лифтах достигается за счет использования в них многих уже применяемых массовых изделий: лебедок, станций управления, шахтных дверей, направляющих, противовесов, шунтов и датчиков. Доработка кабины лифта затрагивает четыре позиции: подвижный пол объединяется с порогом новой конструкции; дверь кабины за счет новой конструкции своей нижней части не выходит из порога при перемещении его вверх-вниз на регламентируемое расстояние; внизу кабины устанавливается исполнительный механизм привода пола, сам же привод может быть на верху кабины, где доступен для осмотра и ремонта; отводка совмещается с линейкой оптических датчиков и сопрягающей электронной платой. Устройство сравнения и запоминающее устройство реализуются на дискретно-логических цифровых элементах электронной платы и могут размещаться в шкафу системы управления, например, на базе микропроцессора, ШУЛК (разработчик - МЭЛ г. Москва).