專利名稱：電梯門開關門過程中阻力檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電梯技術領域的檢測裝置，具體是一種電梯門開關門過程中 阻力檢測裝置。
背景技術：
電梯門系統故障是電梯事故的主要原因之一。傳統的電梯門系統大多采用曲 柄滑塊機構或曲柄搖桿機構作為驅動系統，拖動系統則主要采用直流電機通過與 其串、并聯電阻作降壓調速，也有采用脈寬調制技術進行的調壓調速方法。開門 機的減速機構主要有鏈傳動、帶傳動和齒輪傳動。上述開門機系統結構復雜、效 率低、調速性能差，尤其是在低速運行時，由于采用串、并聯電阻實現調速，其 電機的機械特性很軟，造成電梯門不能可靠到位。表現出操作后，電梯不運行， 或者速度高了之后又出現門的撞擊聲。隨著交流變頻調速技術的日趨成熟，產品 成本大大降低，采用交流變頻技術，通過同歩齒形帶對電梯開門機進行直接拖動，
不僅使電梯門機裝置機械結構簡化，制造成本下降，而且安裝調試方便，故障率 低，易于進行維修保養。電梯門關閉過程中無撞擊，噪聲低，且能夠可靠關閉到 位，從而保證了電梯整機運行啟動的可靠性。
門電機擔負著電梯門的動力驅動， 一旦發生故障，將帶來嚴重的后果。門滑 輪磨損嚴重，門導軌變形或發生松動偏斜，地坎滑槽中積塵過多或有雜物，門鎖 滾輪與門刀未緊貼、間隙大，都將導致開關門時阻力、門扇振動、噪音增大；電 機內部存在電、磁和機械等多種能量損耗，這些損耗的能量以熱的方式散發出來， 如果超出了允許溫升，電機會加速絕緣材料老化，降低材料強度和絕緣性能，縮 短電機的使用壽命。造成電機發熱的原因主要是電氣和機械兩種，而且大部分的 故障原因又都不在電機本身，如果對電梯門開關過程中的阻力進行檢測，就能有 效發現潛在的故障原因，提高電梯門無故障運行時間。
經對現有技術文獻的檢索發現，王耿芳在《江蘇電器》2005年第1期上"電
梯門系統故障的診斷和處理"一文中通過對門機系統的受力分析，計算了門機的 負載，分析了門機負載引起的電機發熱原因。從分析計算過程可知，該計算基于 電梯門開關速度曲線和滑動摩擦系數，是一種靜態過程，而實際情況是電梯門開 關過程中的阻力是變化的，無法用一個事先獲得的摩擦系數計算。
發明內容
本發明針對上述現有技術的不足，提出了一種電梯門開關門過程中阻力檢測 裝置，采用雙懸臂梁結構的測力原理，靈敏度高，易于標定，受環境溫度和濕度 影響小，輸出信號穩定，使用方便，有效解決了電梯門開關過程中變化阻力檢測 的問題，獲得了電梯開關門過程中任意位置和時間的阻力大小，為電梯門檢測、 維修、預防電機過載提供可靠依據。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括雙懸臂梁的左連接裝置、 雙懸臂梁的右連接裝置、應變式測力裝置、動態電阻應變儀、旋轉編碼器、數據 采集卡、計算機，其中，
雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置設置在同步齒型帶和掛板之 間，雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置上均設有應變式測力裝置， 應變式測力裝置測量出連接裝置受到的驅動力，并傳輸給動態應變儀，動態應變 儀將信號放大后輸出給數據采集卡，旋轉編碼器安裝在電梯中的永磁同步電機的 軸上，采集電機軸位置信息并傳輸給數據采集卡，計算機對數據采集卡中的電機 軸的位置信息進行求導運算，得到門開關過程中任意位置的速度和加速度值，根 據加速度和驅動力的值求得電梯門開關門的阻力。
所述雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置均為"r"型，較短一 端通過壓板與齒型同步帶固定連接，較長一端與掛板固定連接。
雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置，其與齒型同步帶連接的一 端均銑有兩個對稱分布的"L"形槽，"L"形槽之間的位置銑有一腰形槽，腰形 槽和兩個"L"形槽之間形成兩個連接梁，即同步齒型帶和掛板之間通過這兩個 連接梁連接在一起，由于上下對稱，在連接平面形成雙懸臂梁結構，腰形槽內設 有應變式測力裝置。
所述應變式測力裝置，包括4個應變片、電源、電表，應變片兩兩串聯后 并聯接入電源，兩組串聯支路中，兩個應變片的連接處接有電表，電表負責測量
雙懸臂梁中的應變大小。
所述雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置的兩端均設有四個通 孔，以保證穩定連接。
本發明工作時，當門電機驅動電梯門開關時，應變式測力裝置中的電表測得 的雙懸臂梁應變大小e，并將應變大小傳輸給動態應變儀，動態應變儀將信號放 大后輸出給數據采集卡，旋轉編碼器安裝在電梯中的永磁同步電機的軸上，采集 電機軸位置信息傳輸給數據采集卡，計算機對數據采集卡中的電機軸的位置信息 進行求導運算，得到門開關過程中任意位置的速度和加速度值，并根據公式
F二丄求得驅動力大小，其中s是雙懸臂梁應變大小，《是事先已標定的動態 〖
應變儀的靈敏度系數，計算機根據加速度和驅動力的值求得電梯門開關門的阻 力，根據牛頓第二定律，電梯門開關過程中滿足以下關系式尸-/ =函，其中， ,為電梯開關門驅動力，f為電梯開關門阻力，ffl為電梯門質量，S為電梯開關門
加速度，電梯門質量為己知，則可求得電梯開關門阻力/ =
本發明具有如下有益效果本發明采用了雙懸臂梁結構應變式測力裝置，解 決了驅動力作用位置造成的測量誤差問題，雙懸臂梁結構在梁的自由端部固接， 在小位移下近似發生平動，梁端作用力與自由端的撓度成線性關系，靈敏度高， 易于標定，受環境溫度和濕度影響小，輸出信號穩定，使用方便。本發明使用應 變式測量裝置，應變片電阻呈對稱布置，提高了靈敏度l倍。
圖1是本發明的系統結構框圖。
圖2是應用本發明的電梯門結構示意圖。
圖3本發明中同步齒型帶連接示意其中(a)是本發明中雙懸臂梁連接裝置連接掛板和同歩齒型帶的結構示意 圖；(b)是雙懸臂梁連接裝置與同步齒型帶的固定部位結構示意圖。
圖4是本發明的雙懸臂梁連接裝置中設置應變式測力裝置一端的結構示意
圖5是本發明中應變式測力裝置的電路圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 范圍不限于下述的實施例。
本實施例是在電梯門實驗臺上進行的。如圖2所示，電梯門系統包括皮帶 輪張緊裝置l、皮帶輪2、同步齒型帶3、永磁同步電機6、皮帶輪8、變頻調速 控制器9、右掛板IO、左掛板ll，其中皮帶輪張緊裝置1帶緊皮帶輪2，左掛
板10、右掛板ll分別和電梯的左右門連接，永磁同步電機6驅動皮帶輪8，變 頻調速控制器9負責控制永磁同步電機6的速度，進而通過皮帶輪8、同步齒型 帶3、左掛板IO、右掛板ll驅動電梯門實現開關動作，掛板和電梯門通過滾輪 支撐在導軌和地坎。電梯在開關門過程中的阻力包括導軌地坎和滾輪之間的摩 擦，以及導軌和地坎的變形產生的額外阻力。
電梯中所采用變頻調速控制器9和永磁同步電機6的參數具體如下開門寬 度900mm，額定電流1.05A，額定轉矩2.6Nm，額定電壓48V，額定頻率 24Hz，額定功率48.5W，額定轉速180rpm。
如圖1、 2所示，本實施例包括雙懸臂梁的左連接裝置4、雙懸臂梁的右 連接裝置5、應變式測力裝置20、動態電阻應變儀、旋轉編碼器7、數據采集卡、 計算機，其中，
雙懸臂梁的左連接裝置4、雙懸臂梁的右連接裝置5分別設置在左掛板11 與同步齒型帶3之間以及右掛板10與同步齒型帶3之間，雙懸臂梁的左連接裝 置4、雙懸臂梁的右連接裝置5上均設有應變式測力裝置20，應變式測力裝置 20測量出連接裝置受到的驅動力，并傳輸給動態應變儀，動態應變儀將信號放 大后輸出給數據采集卡，旋轉編碼器7安裝在電梯中的永磁同步電機6的軸上， 采集電機軸位置信息并傳輸給數據采集卡，計算機對數據采集卡中的電機軸的位 置信息進行求導運算，得到門開關過程中任意位置的速度和加速度值，根據加速 度和驅動力的值求得電梯門開關門的阻力。
如圖3 (a)所示，所述雙懸臂梁的左連接裝置11、雙懸臂梁的右連接裝置 10均為'T"型，較短一端通過壓板16與齒型同步帶3固定連接，較長一端與 掛板固定連接。 如圖3 (b)所示，所述雙懸臂梁的左連接裝置ll、雙懸臂梁的右連接裝置 10的兩端均設有四個通孔14，以保證穩定連接。
如圖4所示，所述雙懸臂粱的左連接裝置ll、雙懸臂梁的右連接裝置10， 其與齒型同步帶連接的一端均銑有兩個對稱分布的"L"形槽17， "L"形槽之間 的位置銑有一腰形槽19，腰形槽19和兩個"L"形槽17之間形成兩個連接梁21、 18，即同步齒型帶和掛板之間通過這兩個連接梁連接在一起，由于上下對稱，在 連接平面形成雙懸臂梁結構，腰形槽19內設有應變式測力裝置20。
如圖5所示，所述應變式測力裝置20，包括4個應變片R1、 R2、 R3、 R4， 電源，電表，應變片R1、 R2串聯，應變片R3、 R4串聯，然后并聯接入電源，Rl 和R2、 R3和R4連接端之間接有電表V，負責測量電橋的輸出。
上述四個應變片的面積為A = 2X2mm2，四個應變片的電阻R1=R2=R3=R4= 350 Q 。
應變式測力裝置與動態應變儀相連，經過標定可獲得靈敏系數《。 本實施例工作時，當門電機驅動電梯門開關時，應變式測力裝置20中的電 表測得的雙懸臂梁應變大小"并將應變大小傳輸給動態應變儀，動態應變儀將 信號放大后輸出給數據采集卡，旋轉編碼器7安裝在電梯中的永磁同歩電機6 的軸上，采集電機軸位置信息傳輸給數據采集卡，計算機對數據采集卡中的電機 軸的位置信息進行求導運算，得到門開關過程中任意位置的速度和加速度值，并
根據公式尸=^求得驅動力大小，其中e是雙懸臂梁應變大小，J是事先已標 〖
定的動態應變儀的靈敏度系數，計算機根據加速度和驅動力的值求得電梯門開關
門的阻力，根據牛頓第二定律，電梯門開關過程中滿足以下關系式尸-/ =附"，
其中，F為電梯開關門驅動力，/為電梯開關門阻力，ffl為電梯門質量，a為電梯 開關門加速度，電梯門質量為已知，則可求得電梯開關門阻力<formula>complex formula see original document page 7</formula>。
本實施例裝置靈敏度高，易于標定，受環境溫度和濕度影響小，輸出信號穩 定，使用方便。其中，應變式測力裝置中應變片電阻呈對稱布置，靈敏度提高了 1倍。
權利要求
1、一種電梯門開關門過程中阻力檢測裝置，其特征在于，包括雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置、應變式測力裝置、動態電阻應變儀、旋轉編碼器、數據采集卡、計算機，其中，雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置設置在同步齒型帶和掛板之間，雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置上均設有應變式測力裝置，應變式測力裝置測量出連接裝置受到的驅動力，并傳輸給動態應變儀，動態應變儀將信號放大后輸出給數據采集卡，旋轉編碼器設置在電梯中的永磁同步電機的軸上，采集電機軸位置信息并傳輸給數據采集卡，計算機對數據采集卡中的電機軸的位置信息進行求導運算，得到門開關過程中任意位置的速度和加速度值，根據加速度和驅動力的值求得電梯門開關門的阻力。
2、 根據權利要求l所述的電梯門開關門過程中阻力檢測裝置，其特征是，所述雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置均為"r"型，較短一端通過壓板與齒型同步帶固定連接，較長一端與掛板固定連接。
3、 根據權利要求l所述的電梯門開關門過程中阻力檢測裝置，其特征是，所述雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置的兩端均設有四個通孔。
4、 根據權利要求l所述的電梯門開關門過程中阻力檢測裝置，其特征是，雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置，其與齒型同步帶連接的一端均銑有兩個對稱分布的"L"形槽，"L"形槽之間的位置銑有一腰形槽，腰形槽和 兩個"L"形槽之間形成兩個連接梁，即同歩齒型帶和掛板之間通過這兩個連接 梁連接在一起，由于上下對稱，在連接平面形成雙懸臂梁結構，腰形形槽內設有 應變式測力裝置。
5、 根據權利要求l所述的電梯門開關門過程中阻力檢測裝置，其特征是， 所述應變式測力裝置，包括4個應變片、電源、電表，應變片兩兩串聯后并聯 接入電源，兩組串聯支路中，兩個應變片的連接處接有電表，電表負責測量雙懸 臂梁中的應變大小。
全文摘要
一種電梯檢測技術領域的電梯門開關門過程中阻力檢測裝置，本發明中，雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置設置在同步齒型帶和掛板之間，雙懸臂梁的左連接裝置、雙懸臂梁的右連接裝置上均設有應變式測力裝置，應變式測力裝置測量出連接裝置受到的驅動力，并傳輸給動態應變儀，動態應變儀將信號放大后輸出給數據采集卡，旋轉編碼器安裝在電梯中的永磁同步電機的軸上，采集電機軸位置信息并傳輸給數據采集卡，計算機對數據采集卡中的電機軸的位置信息進行求導運算，得到門開關過程中任意位置的速度和加速度值，根據加速度和驅動力的值求得電梯門開關門的阻力。本實施例裝置靈敏度高，易于標定，受環境溫度和濕度影響小，輸出信號穩定。
文檔編號B66B13/00GK101343011SQ20081004216
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月28日 優先權日2008年8月28日
發明者榕 徐, 朱昌明, 暉 胡, 鄭淑娟, 剛 陳 申請人:上海交通大學