楼梯升降机的改进或与楼梯升降机相关的改进

摘要

本发明提供一种响应于大量的比如电池电压及马达电流消耗的工作参数来持续调整楼梯升降机的速度的方法和装置。优选地，该方法进一步包括监控在楼梯升降机的座椅上的一个参照点的速度以及将它与最大许可速度相对比。

说明书

技术领域

本发明提供涉及楼梯升降机，以及特别地，涉及一种用于控制楼梯升降机的速度的方法和/或系统。

背景技术

楼梯升降机典型地包括跟随楼梯的外形轮廓的轨道；被安装来沿着轨道移动的滑架；以及被安装在滑架上的座椅，楼梯升降机用户在滑架沿着轨道移动的期间坐在座椅上。弯道的楼梯升降机的轨道将典型地包括在垂直平面中的弯道(称为过渡弯道)和在水平平面中的弯道(称为内弯道/外弯道)。轨道还可以包括结合垂直元件和水平元件的弯道(称为螺旋弯道)。

根据法规，楼梯升降机的速度受到限制。根据EU法规，楼梯升降机的速度被限制为最高为0.15m/s，但这个限制在其他司法管辖区中可能有差异。速度被测量处的参照点是楼梯升降机座椅的表面上的点，位于后边沿的前面的位置处。

在弯道的楼梯升降机的情况下，当滑架在移动通过负过渡弯道(在向上方向中倾斜角减小的弯道)时，座椅上的参照点的速度会相对于滑架加速。类似地，如下文中将更加详细地进行描述的，当滑架在移动通过某种类型的内弯道/外弯道时，座椅上的参照点典型地会禁止比滑架运动所通过的弧更大的弧度，并且因此，参照点将相对于滑架加速。

为了确保参照点处的速度不会超过规定的上限，楼梯升降机滑架典型地在其移动通过弯道时减速。速度的改变可以受到沿着轨道放置开关的影响，每个开关用于在滑架移动经过开关时触发滑架中的速度变化。一种替换方案是以我们的欧洲专利0738232中所描述的广泛的方式来“映射”轨道。在这种情况中，轨道上的滑架应当被减速或加速的位置，被存储在电子存储器中。然后，滑架在轨道上的位置被监控并且滑架速度被调节为适合于其在轨道上的位置的速度。

进一步的因素可能影响楼梯升降机的速度，两个是电池电压以及马达电流消耗。以经验为主地，这些被典型地限制来避免损坏电池，公认地，对电池的需求会根据一些因素，例如乘客重量，滑架速度，电池电量的初始状态，滑架是否在沿着轨道向上或者向下移动，以及滑架在移动穿过过渡弯道时是否需要校平马达的操作来保持座椅水平。

为了适应这些多种因素，楼梯升降机的速度被有点武断及基于经验地设置，来保证不仅没有超过最大允许速度而且电池电压及电流消耗被保持在一定范围内。毫无意外地这意味着滑架在轨道两端之间的行进所花费的总时间比需要的时间长，以及比可能的时间长。

本发明的一个目的是提供用于一种控制楼梯升降机的速度的方法，和/或一个如此被控制的楼梯升降机，至少在某种程度上解决上文中所确认的问题；或其至少提供一种新颖的和有用的选择。

发明内容

因此，一方面，本发明提供一种控制楼梯升降机的速度的方法，所述楼梯升降机具有：

-在其中具有至少一个弯道的轨道；

-被安装在所述轨道上的滑架；

-可操作来沿着所述轨道移动所述滑架的电动滑架马达；

-至少一个电池来给所述电动滑架马达提供动力，以及

-被安装在所述滑架上的座椅，

所述方法包括

ⅰ)生成表示所述滑架驱动马达的电量消耗的第一信号；

ⅱ)生成表示在所述至少一个电池中电压水平或者来自所述电池电量消耗的第二信号；以及

使用所述第一信号和第二信号作为对所述电动滑架马达的速度的控制。

优选地，该方法还包括生成一个或多个表示在所述座椅上的参照点的速度的第三信号，所述一个或多个第三信号与所述第一及第二信号结合作为对所述滑架驱动马达的速度的控制。

优选地，所述滑架相对于所述座椅可转动，所述方法包括生成表示在所述滑架移动通过所述轨道中的过渡弯道时所述滑架和所述座椅之间的相对角速度的信号。

优选地，该方法还包括对比所述相对角速度以及所述滑架驱动马达的速度以及，如果必要，调整所述滑架驱动马达的速度来确保所述座椅被保持基本水平。

优选地，该方法包括生成表示在所述滑架移动通过所述轨道中的水平弯道时所述滑架的角速度的信号。

优选地，所述滑架的旋转速度的测量通过使用被安装在所述滑架和/或所述座椅中的或所述滑架和/或所述座椅上的一个或多个陀螺仪来实现。

优选地，来自所述一个或多个陀螺仪的信号被处理来确定所述座椅上的所述参照点的速度。

优选地，该方法还包括根据所述滑架在所述轨道上的位置预先地调节所述滑架的速度。

优选地，该方法还包括在一个存储器中学习和存储在所述轨道上不同位置处可接受的速度变化。

第二方面，本发明提供一种楼梯升降机，包括

-在其中具有至少一个弯道的轨道；

-被安装在所述轨道上的滑架；

-可操作来沿着所述轨道移动所述滑架的电动滑架马达；

-至少一个电池来给所述电动滑架驱动马达提供动力，以及

-被安装在所述滑架上的座椅，

所述楼梯升降机还包括速度控制设施，被配置来

ⅰ)生成表示所述电动滑架驱动马达的电流消耗的第一信号；

ⅱ)生成表示在所述至少一个电池中电压水平或者来自所述电池的电量消耗的第二信号；以及

提供所述第一信号和第二信号作为对所述滑架马达的速度的控制。

优选地，该速度控制设施进一步配置用来生成一个或多个表示在所述座椅上的一个参照点的速度的第三信号，以及提供所述一个或多个第三信号，连同所述第一及第二信号作为对所述滑架马达的速度的控制。

优选地，该速度控制设施包括被安装在所述滑架和/或所述座椅上的或所述滑架和/或所述座椅中的一个或多个陀螺仪，来生成所述一个或多个第一信号。

优选地，该速度控制设施包括安装在所述滑架中的三轴陀螺仪。

第三方面，本发明提供一种根据上文中提出的方法进行控制的楼梯升降机。

通过阅读以下描述，本发明可以被执行的许多变型将呈现给本领域技术人员。

下面的描述不应被认为是限制性的，而是仅作为执行本发明的一种方式的说明。在可能的情况下，无论是否具体提到，任何元素或部件应被视为包括其任何的或所有的等同物。

附图说明

现在本发明的一种形式将参考附图进行描述，其中：

图1示出了本发明可以实施的楼梯升降机安装的图解正视图；

图2示出了被安装在一部分轨道上的楼梯升降机滑架和座椅的平面图；

图3示出了楼梯升降机轨道的部分的图解正视图，以及在该轨道上的不同位置处的滑架的示意图；

图4示出了替换的轨道的部分安装配置的图解平面图，和在所示的轨道上的不同位置处的滑架的示意图；

图5示出了包括本发明的元件的基础速度控制示图；以及

图6示出了图5所示的各种元件如何组合来生成滑架速度最大值的示意图。

具体实施方式

首先参考图1和图2，本发明提供了一种用于控制楼梯升降机10的速度的方法，以及一种包括速度控制设施的楼梯升降机。典型地，楼梯升降机10包括在建筑物(未示出)内相邻楼层之间延伸的轨道11，和被安装在轨道上用于沿着轨道移动的滑架12。滑架12包括用于使该滑架沿着轨道11上下移动的滑架驱动马达13、被安装在该马达的输出端上的小齿轮14，所述小齿轮14与沿轨道11的下侧延伸的驱动齿条15啮合。本领域技术人员将理解，可以使用其他的驱动装置，精确的驱动装置不构成本发明的一部分。

座椅16被安装在滑架12上并且在其上方延伸。如本领域众所周知的，座椅以这样的方式被安装，使得当滑架12移动通过轨道中的过渡弯道时，座椅保持水平。在一些楼梯升降机中，座椅和滑架作为一个单元相对于轨道旋转，但是在这里所讨论的实施例中，座椅被固定至臂17的上端，臂17的下端沿着轴线18被枢轴地安装至滑架。调平齿轮19被固定至绕轴线18的臂，齿轮19与被安装在调平马达21的输出上的小齿轮20啮合。因此，在滑架12移动通过轨道11中的过渡弯道时(稍后下文中将参考图3进行描述)，滑架与座椅之间的相对方位通过马达21的操作被改变以维持座椅基本上水平。

在所示的形式中，座椅16包括座位表面25、靠背26和隔开的扶手27。用户操作的控制器28被安装在其中一个扶手上以允许坐在座椅中的用户控制滑架沿着轨道的移动。尽管为了清晰起见而未示出，座椅还典型地包括脚踏以在楼梯升降机运行期间支撑用户的脚。

对滑架驱动马达13和调平马达21的控制受安装在滑架内的电子控制单元(ECU)30的影响。ECU 30接收来自手操作控制器28的以及来自被安装在滑架12和/或座椅16上的各种传感器的输入，以确保调平马达21的恰当运行来维持座位25始终水平。这些传感器优选地包括被安装在滑架中的陀螺仪31，所述陀螺仪31被布置来提供表示滑架在过渡弯道(滚动(roll))中的旋转速度的输出。所述陀螺仪31还可以具有测量滑架移动通过水平弯道(偏航(yaw))时旋转速度的功能，这在陀螺仪如果是三轴陀螺仪时是这样的。然而，偏航的旋转速度还能够使用被安装在座椅上的陀螺仪来测量。传感器还包括滑架加速计32、可操作来监控驱动小齿轮14的旋转的滑架编码器33以及可操作来监控座椅调平齿轮19的旋转的座椅编码器34。

本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，除了陀螺仪外的测量角转动的速度的装置能够被用于减少本发明以实践。

本发明描述了一种改进楼梯升降机滑架在楼梯升降机轨道的端点之间移动的整体速度的方法和/或系统。这将肯定地，虽然不是必须地，需要监控该楼梯升降机滑架的最大整体速度来保证被允许的最高速度不被超过。一种监控座椅上的一个参照点的速度的方法因此被描述。

如上所述，规定了楼梯升降机的最大允许速度。欧洲标准EN 81-40:2008(E)建立了附图中35所表示的速度参照点的位置。这个点位于座位25的纵向中心线上，在向下穿过靠背26的向前面的垂直线前250mm处。该标准规定参照点35的速度在任何方向中不得超过0.15m/s。在其他司法管辖区中，速度限制可能是一些其他数字。

现在转至图3和图4，应当理解的是，在楼梯升降机滑架沿着轨道移动时，速度参照点35的速度可以相对于滑架的速度变化。在图3中，轨道11的部分在高度上被示出，该部分包括在(A)处的正过渡弯道和在(C)处的负过渡弯道。因此，为了本公开的目的，正过渡弯道是在沿向上方向移动时轨道的倾斜角增大的垂直平面中的弯道。负过渡弯道是在沿向上方向移动时轨道的倾斜角减小的垂直平面中的弯道。假设一个恒定的滑架速度，当楼梯升降机沿着轨道的直线部分移动时，例如在图3中的位置(B)处，参照点35将以与滑架相同的速度移动，即V1＝VC1。当滑架移动穿过正过渡弯道时，参照点35比滑架移动穿过更短的弧，并且因此，V2<VC2。当滑架移动穿过负过渡弯道时，参照点35比滑架移动穿过更长的弧，并且因此相对于滑架加速。V3>VC3。显然地，用于速度控制的关键确定点(point或points)是当滑架在移动穿过负过渡弯道时。

图4示出了轨道11在基本上水平的平面中的替换部分。轨道部分11a被安装在楼梯36的内侧并且包括在位置(E)处的内弯道，而轨道部分11b被安装在楼梯的外侧并且包括在位置(F)处的外弯道。应当理解的是，实际上，楼梯升降机安装将通常地包括所有的内弯道或所有的外弯道，并且假如不存在物理上的限制，优选地就将轨道安装在楼梯36的内边沿上。

当滑架沿着轨道的直线部分移动时，如图4中位置(D)处所示的，V4＝VC4。当如图所示的滑架移动穿过内弯道(E)时，参照点35比滑架移动穿过更长的弧，并且因此相对于滑架加速。V5>VC5。

当如图所示的滑架移动穿过外弯道(F)时，参照点35比滑架移动穿过更短的弧，并且，V6<VC6。转至图1和图2，物理地，座椅座位在轨道/滑架枢轴点上以有效半径Rpiv从滑架偏移。座位其本身在轨道/驱动小齿轮交界面上方一定距离Rsh。座椅表面上的参照点35还从通过轨道的中心线的垂直平面以距离Rscd向外地悬臂。

当座椅在滑架穿越轨道中的过渡曲线时调平(实际上，座椅在滑架转移时维持水平)时，座椅表面被假设在半径Rsh的部分圆中移动，而支撑座椅表面的调平臂还绕半径Rpiv转动。

根据本发明的速度控制的基本形式可以被实现如下：

来自三轴陀螺仪的输出信号由ECU 30监控。如果滚动或偏航(由滑架分别移动通过过渡弯道或水平弯道而产生)的信号超过预定阈值，则ECU触发滑架驱动马达13以减速至规定的较低速度。应用于陀螺仪输出的阈值和滑架驱动马达速度被设置为确保座椅上的参照点35的速度在过渡弯道或水平弯道两者中都不超过规定的极限。

上述速度控制方法仅考虑滑架以两种定义的速度移动，在穿越轨道的直线部分时的较高速度和在横向弯道时的较低速度。然而，陀螺仪或类似的电子设备的使用提供了一种包含更复杂的反应性速度控制系统的机会，其中参照点35的速度被连续地计算并且滑架驱动马达13的速度被控制以维持更高的总体速度。为此，首先建立参照点在轨道弯道中的速度。

用于描述对于过渡曲线或滚动曲线对准楼梯升降机轨道的相对运动的简化方程式是：

移动分量速度＝((2πRpiv)×(gyro roll Sec-1/360)×(cosgravity))+((2π(Rsh-Rpiv))×(gyro roll Sec-1/360))

其中gyro roll Sec-1是滑架陀螺仪输出。gravity是滑架角度对重力加速计。

有一个额外的术语来描述由内曲线/外曲线或偏航曲线所导致的附加速度：

偏航分量速度＝(2πRscd)×(gyro yaw Sec-1/360)

因此完整的方程式是：

座椅的真实速度＝滑架沿着轨道的速度+((2πRpiv)×

(gyro roll Sec-1/360)×(cosgravity))+((2π(R sh-Rpiv))×(gyroroll Sec-1/360))+(2πRscd)×(gyro yaw Sec-1/36)

这组方程式足够简单，使随载的微控制器能够基于来自座椅和滑架的加速计和陀螺仪数据进行实时计算。这意味着在任何点，座椅座位速度能够被计算，并且滑架马达13的速度能够反应性地被控制，以将参照点35的速度保持在期望的水平。忽略其他限制，这个速度水平可以是规定所允许的最大值。

应当理解，用于计算真实座椅速度的系统是完全反应性的，因此，当进入和离开弯道时，滑架需要时间来改变速度。为了提高系统效率和/或乘客的舒适度，包括在轨道上的其中出现显著的速度变化的这些位置附近进行某种形式的预先速度调节是有利的。预先地调节速度的另外的优点在于，能够并且一定地在试图使速度最大化的纯反应性系统中会出现的速度的过度变化，可以被清除。

这些调节取决于滑架在轨道上的位置，并且可能根据正在越过的弯道的性质和角度而变化。预先调节设施优选是“自学习”的，编写一套沿着轨道的特定位置处的速度设置(或速度设置中的变化)，这将在保持最佳的总体速度时确保舒适的速度变化。

对上文所述的最大速度设置的补充，其他因素影响速度设置，并且因此影响滑架沿轨道向上和向下移动所花的总时间。

现在转至图5，该图示出了本发明优选的实施例中考虑的多个因素。

本实施例中法定最高速度是座椅上的参照点能够行进的最大允许速度。作为第一步，真实座椅速度被实时监控，在上文提到的方式中，与法定最高速度相比，在需要时对滑架速度作出调整来保持真实座椅速度低于允许的最高值。

如图5所示，当需要时电池电压被监控以及滑架速度被调整，来保持电池电压位于或略高于被允许的水平。当滑架移动穿过轨道过渡弯道时以及调平马达操作以使座椅保持水平时，电池电压也将会变化。在这种情况下，全部的电池需求将不可避免地降低供主滑架马达可用的电池容量。由于会影响滑架的速度，电机电流也会被监控。电机电流会随着乘客重量以及随着滑架是在沿轨道向上运动或是在沿轨道向下运动而变化。因此ECU30可以实时监控马达电流以避免允许电流消耗的最大值，以及调节滑架速度来维持马达电流接近该限度和速度尽可能接近最大允许速度。

正如上文所述，仅仅通过观察真实座椅速度达到最大速度，有可能会当滑架进弯和出弯时使得乘客遭受不舒适的速度改变。因此，预制动以及预加速可能需要实施。这种功能限制了滑架速度与由于座椅在相对于滑架转动时的座椅速度变化之间的对立。通过监控行进中真实座椅速度，寻求快速的速度变化来实现它，所述快速的速度变化通常被称作速度增量。这些相对于轨道上的位置发生的速度增量保存于一个存储器。基于改变速度正如加速/减速所花的时间有限这一事实，在下一次运行时，ECU扫描该存储器中即将发生的速度增量，并将它们预先提供作为速度的限定。这就允许当其进入弯道时滑架平稳地减速，以及因此使乘客保持舒适。

加入的影响滑架速度的另一个因素是调平降速。这是考虑了当滑架移动穿过一个轨道上的过渡弯道时，调平马达21运转来保持座椅水平的事实。如果滑架马达的速度没有恰当地适配调平马达的速度，座椅可能会变得“失平”到一个不允许的范围。

现在转至图6，图5中描述的多种因素会在ECU 30中被处理来给滑架驱动马达13提供一个速度信号的输出。

作为出发点，规定了一个最大许可滑架速度，该速度可能是法规规定的最大速度，或者可能是设置进ECU中的另一个最大速度。图6中所示的第一个影响这个最大速度的因素是来自调平马达的反馈信号，这个信号可能会导致滑架马达的速度降低，以保证座椅不会由于当滑架移动穿过轨道上的过渡弯道时调平马达的相应的速度降低而失平。

在下一步中，ECU观测电池电压并且，如果需要，调整最大许可滑架速度来使得电池电压在被允许的范围内。相似地，ECU观测电池电流，如果需要，降低最大许可滑架速度来使得电池电流在限定范围内。

最终ECU观测滑架沿轨道移动时的速度增量，根据上文叙述的方式，并且调整最大许可滑架速度来维持速度增量在确保乘客舒适度的水平。

滑架速度输出结果可以应用于常用的PID环路(图中未显示)来以要求的速度转动马达13。在这种情况下反馈控制由编码器33来提供。

因此，应当理解，本发明提供了一种用于控制升降椅速度的新方法和系统，在轨道上的任意一点的速度不是被武断地设置或者符合限制的设定，而是，宁可，响应于大量连续变化的参数而实时地被确定。该系统能够持续地适应这些变化的参数以输出变化的速度，并且，因此允许实现整个行进中时间的缩短。