Sistema y procedimiento para reducir al mínimo el balanceo de los cables de ascensores.

Un sistema (10) de ascensor que comprende:

(a) una cabina (18) del ascensor,

(b) un contrapeso (20),

(c) un cable (16) de compensación, estando el cable (16) de compensación fijado en un extremo de la cabina (18) del ascensor y en un segundo extremo al contrapeso (20),

(d) una polea (14) de compensación amovible, estando el cable (16) de compensación enrollado alrededor de la polea (14) de compensación,

(e) un servoaccionador (12), estando el servoaccionador (12) asociado con un controlador, en el que el servoaccionador (12) está configurado para ajustar la posición de la polea (14) de compensación amovible caracterizado porque el controlador está configurado para medir la frecuencia natural de la estructura del edificio y la frecuencia natural del cable (16) de compensación y para calcular si las frecuencias son sustancialmente similares para ajustar la posición de la polea (14) de compensación, en el que el controlador está configurado para ajustar la posición de la polea (14) de compensación amovible y las frecuencias son sustancialmente similares.

Sistema y procedimiento para reducir al mínimo el balanceo de los cables de ascensores Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, al campo de los sistemas de ascensores y, en particular, al control de forma activa de la frecuencia natural de los miembros de tensión.

Antecedentes de la invención Los miembros de tensión, como por ejemplo cuerdas y cables están sometidos a oscilaciones. Estos miembros pueden ser estimulados por fuerzas externas, como por ejemplo el viento. Si la frecuencia de las fuerzas de estimulación coincide con la fuerza natural del miembro de tensión, entonces el miembro de tensión resonará.

Los vientos de gran velocidad provocan que los edificios se balanceen de alante atrás. La frecuencia de balanceo de los edificios puede coincidir con la frecuencia natural del ascensor provocando la resonancia. En la resonancia, la amplitud de las oscilaciones aumenta a menos que resulte limitada por alguna forma de amortiguación. Esta resonancia puede provocar daños considerables tanto al sistema como a la estructura del ascensor.

Breve descripción del dibujo Los dibujos que se acompañan, que se incorporan a y forman parte de la memoria descriptiva, ilustran diversos aspectos de la presente invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención; en el entendido, sin embargo, de que la presente invención no está limitada a las concretas disposiciones mostradas. En los dibujos, las mismas referencias numerales se refieren a las mismas vistas. En los dibujos:

La Fig. 1 ilustra un sistema de ascensor que incorpora una polea de compensación ajustable.

La Fig. 2 ilustra una versión de un controlador PID que puede ser utilizado en asociación con el sistema de ascensor de la Fig. 1.

La Fig. 3 ilustra una versión de un procedimiento que no forma parte de la presente invención para renivelar el sistema de ascensor para reducir al mínimo los efectos del estiramiento de los cables.

Descripción detallada de la invención El documento JP 2003 104656 A divulga un sistema de ascensor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Aunque la invención se define en la reivindicación independiente 1, aspectos adicionales de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes, los dibujos y la descripción subsecuente.

Dos son los principales problemas que afectan a los elevadores de gran altura con largos cables de izada. Estos son el balanceo de los cables y la renivelación debida al alargamiento de los cables. El balanceo de los cables, en particular el balanceo del cable de compensación, es un problema considerable en edificios de gran altura.

La frecuencia fundamental (también designada como frecuencia natural) de una señal periódica es la inversa de la longitud del periodo de paso. El periodo de paso es, a su vez, la unidad de repetición mínima de una señal. La importancia de la definición del periodo de paso como la unidad de repetición mínima puede ser apreciada teniendo en cuenta que dos o más periodos de paso concatenados forman un patrón de repetición de la señal. En aplicaciones mecánicas un miembro de tensión, como por ejemplo un cable de suspensión, fijado en un extremo y que incorpora una masa fijada en el otro, es un solo grado del oscilador armónico. Una vez puesto en movimiento, oscilará a su frecuencia natural. Para un solo grado del oscilador armónico, un sistema en el cual el movimiento puede ser descrito por una sola coordenada, la frecuencia natural depende de dos propiedades del sistema; la masa y la rigidez. La amortiguación es cualquier efecto, engendrado ya sea de forma deliberada o de manera inherente a un sistema, que tiende a reducir la amplitud de las oscilaciones de un sistema oscilatorio.

Debido a la masa reducida de la polea de compensación, la frecuencia natural de los cables de compensación es muy baja y normalmente se sitúa entre 0, 05 Hz y 1 Hz. La siguiente ecuación (Ecuación 1) se utiliza para calcular la frecuencia natural de los cables de compensación en Hz:

en la que g = 9, 81 m/2, n = número del modo de vibración, nc = número de cables. L = Longitud del cable en m, M = masa del montaje de la polea de compensación en kg, y m = masa del cable por longitud unitaria en kg / m.

Es sabido que los edificios de gran altura se balancean cuando se producen situaciones de viento pronunciadas. La frecuencia de balanceo del edificio se sitúa, en general, entre 0, 05 y 1 Hz. Debido a que la frecuencia natural de los cables de compensación es muy próxima a la frecuencia natural del edificio, a menudo se produce la resonancia. La resonancia de los cables de compensación puede provocar que los cables choquen con las paredes y con las puertas del ascensor provocando daños y asustando a los pasajeros.

Para evitar esta resonancia, la frecuencia de los cables puede ser ajustada de tal manera que sea diferente de la de la propia estructura. Con referencia a la Fig. 1, un sistema (10) de ascensor comprende uno o más servoaccionadores (12) fijados a una polea (14) de compensación. El servoaccionador (12) está configurado para desplazar el cable en vertical dentro de un margen predeterminado (u) . Un cable (16) de compensación está enrollado alrededor de una polea (14) de compensación y está fijado en un primer extremo a una cabina (18) del ascensor, y en un segundo extremo a un contrapeso (20) . El cable (16) de compensación tendrá una frecuencia natural que será una función de la longitud del cable y de la tensión del cable (16) de compensación. En edificios de gran altura, la frecuencia natural del cable (16) de compensación puede coincidir con la frecuencia natural de los edificios, provocando de esta forma una resonancia potencialmente perjudicial.

El cable (16) de compensación puede estar fijado al ascensor (18) y / o a un contrapeso (20) con un igualador de la tensión del cable, de acuerdo con lo descrito, por ejemplo, en la Solicitud de Patente Provisional estadounidense con el No. de Serie 61/073, 911, depositada el 19 de junio de 2008. Cualquier cable apropiado, como por ejemplo un cable de aramida o alambre, puede ser utilizado de acuerdo con las versiones descritas en la presente memoria. En una versión, puede ser utilizado un cable que tenga una frecuencia natural relativamente alta.

En la versión del sistema (10) de ascensor, mostrado en la Fig. 1, uno o más servoaccionadores (12) son modulados en respuesta a un algoritmo de control que amortigua de forma activa la oscilación de los cables haciendo variar la tensión de los cables de compensación. El término “control de tendón” se refiere al ajuste de forma activa de la tensión o a la supresión activa del miembro de tensión o de un cable de compensación para alterar la frecuencia natural del miembro de tensión.

El servoaccionador (12) puede ser un servomotor, un servomecanismo o cualquier dispositivo automático apropiado que utilice un bucle de retroacción para ajustar el funcionamiento de un mecanismo en la modulación del control de tendón. Los accionadores podrían ser un pistón hidráulico y unos cilindros, unos accionadores de tornillo esférico, o cualquier accionador habitualmente utilizado en la industria de las herramientas mecánicas. En particular, el servoaccionador (12) puede ser configurado para controlar la posición mecánica de la polea (14) de compensación a lo largo de un eje geométrico vertical mediante la creación de una fuerza mecánica para forzar al cable (14) de compensación en una dirección genéricamente ascendente o descendente. Pueden obtenerse unas fuerzas mecánicas con un motor eléctrico, con sistemas hidráulicos, neumáticos y / o mediante la utilización de principios magnéticos.

En una versión, el servoaccionador (12) funciona sobre el principio de la retroacción negativa, en la que la frecuencia natural del cable (16) de compensación es comparada con la frecuencia natural del edificio tal y como se mide mediante cualquier transductor o sensor apropiado. Un controlador (no mostrado) asociado con el servoaccionador (12) puede estar provisto de un algoritmo para calcular la diferencia entre la frecuencia natural del cable (16) de compensación y la frecuencia natural del edificio. Si la diferencia entre estas frecuencias queda dentro de un margen predeterminado, el controlador puede dar instrucciones al servoaccionador (12) para que ajuste la posición de la polea (14) de compensación hasta que las frecuencias respectivas sean suficientemente distintas. Debe apreciarse... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (10) de ascensor que comprende:

(a) una cabina (18) del ascensor,

(b) un contrapeso (20) ,

(c) un cable (16) de compensación, estando el cable (16) de compensación fijado en un extremo de la cabina (18) del ascensor y en un segundo extremo al contrapeso (20) , (d) una polea (14) de compensación amovible, estando el cable (16) de compensación enrollado alrededor de la polea (14) de compensación, (e) un servoaccionador (12) , estando el servoaccionador (12) asociado con un controlador, en el que el 10 servoaccionador (12) está configurado para ajustar la posición de la polea (14) de compensación amovible caracterizado porque el controlador está configurado para medir la frecuencia natural de la estructura del edificio y la frecuencia natural del cable (16) de compensación y para calcular si las frecuencias son sustancialmente similares para ajustar la posición de la polea (14) de compensación, en el que el controlador está configurado para ajustar la posición de la polea (14)

de compensación amovible y las frecuencias son sustancialmente similares.

2. El sistema (10) de ascensor de la reivindicación 1, en el que el servoaccionador (12) está configurado para ajustar la posición de la polea (14) de compensación amovible, de tal manera que la frecuencia natural de la polea (14) de compensación sea diferente de la frecuencia natural de la estructura del edificio.

3. El sistema (10) de ascensor del a reivindicación 1, en el que el servoaccionador (12) está configurado para 20 ajustar la posición de la polea (14) de compensación amovible en posición vertical.

4. El sistema (10) de ascensor de la reivindicación 3, en el que el servoaccionador (12) está configurado para ajustar la posición de la polea (14) de compensación amovible dentro de un margen definido.

5. El sistema (10) de ascensor de la reivindicación 1, en el que el controlador está configurado para ajustar la posición de la polea (14) de compensación amovible en base a un algoritmo de retroacción programado en el 25 controlador.

6. El sistema (10) de ascensor de la reivindicación 1, en el que el servoaccionador (12) está configurado para ajustar la posición de la polea (14) de compensación amovible utilizando un bucle de retroacción.