CN100450842C - 制动衬片监控装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种监控制动衬片(10，12)的功效的方法，该方法包括下列步骤：测量能够表征衬片材料的介电常数的一个值；将该测量值与新材料的参考值进行比较；当测量值处于特定的公差范围内时确定制动功效。

Description

制动衬片监控装置和方法

技术领域

本发明涉及一种监控制动衬片的功效的方法，尤其涉及监控应用于电梯制动器的制动衬片功效的方法。

背景技术

在现有技术中，例如鼓式制动器、盘式制动器等的机械制动器获得广泛应用。这种制动器一般是大家熟知的，通常用在交通工具的生产中。但是机械制动器通常也用于乘客输送机，尤其是电梯中。这种机械制动器一般非常安全可靠。突出的问题是制动衬片的磨损以及污染，当由于例如油和水等的流体造成污染时，制动衬片的污染通常是最难以解决的。

已经推荐使用探测制动衬片磨损的监控装置。因此，熟知的是在交通工具制造时，在制动衬片材料中加入导体，这样由于制动造成对制动衬片材料的磨损，相应地导体会被碾碎。一旦该导体被碾碎，当将制动器提起时，即制动衬片不与制动盘或制动鼓相接触时，电阻就会无限大，而当制动器处于工作状态时，即当制动衬片与制动鼓或制动盘相接触时，会存在一定有限大的电阻。当达到预定磨损状态时，这种监控装置允许产生一个报警信号，该信号向使用者传达制动衬片的紧急变化。但是，这种监控装置不能探测由于污染使制动衬片变的无效的状态。

这在电梯中尤其造成了严重的问题。它们通常具有一个电磁激活制动器作为马达单元的一个部件，当轿厢静止的停在某一平台时，该部件用于保持轿厢。这些制动器通常是鼓式制动器，制动衬片在制动鼓外部起作用，并由弹簧牵引进入制动状态。用一个电磁线圈使制动器提起。当制动器被提起时，轿厢能够移动。由于电动机或任何中间传动装置都不能发挥足够的制动作用使轿厢停止，因此这种制动器是非常重要的。当制动器失效时，轿厢向上还是向下运动取决于配重是比轿厢加上它的负载重是轻还是重。由于这种情况下轿厢门或厅门通常是开着的，所以对于轿厢中的乘客来说，这是一种十分危险的情形。另外，在装载或卸载期间由于负载的变化导致轿厢突然运动时，还存在坠落的危险。这些情形过去都曾经发生过，但庆幸的是多数情况下没有产生严重的后果。绝大多数情况下制动器失效的原因是制动衬片浸透了从马达单元泄漏的润滑剂。

在机动车辆中，驱动装置通过“弹性”感知能够探测出制动效果的逐步失效，和机动车辆不同，电梯中的情形是，通常发生突然失效，除非电梯装置能够得到维护，以有机会当制动器刚刚被污染时就能够探测出来。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种监控制动衬片功效的方法，尤其是借此能够及时检测出由于污染造成的制动器将发生的失效。

本发明通过一种方法来达到这个目的，该方法包括下列步骤：测量能够表征衬片材料的介电常数的一个值；将该测量值与新材料的参考值进行比较；当测量值处于特定的公差范围内时确定制动功效。

本发明利用了以下的知识，即在主制动器失效时，制动衬片不仅仅被较轻程度地污染，而且流体已经将相对柔软的衬片材料整体浸透。这无疑说明，在制动器正常运行期间，少量泄露在制动衬片上的油并不会产生严重问题。只有在较大量的油持续泄漏到制动衬片上的时候，油才会逐步渗透整个制动衬片，并最终导致制动突然失效。制动衬片的这种整体渗透的情形会导致其介电常数显著变化，因此通过介电常数的这种变化可以探测出制动器的早期失效。通过线路测试可以确定特定的公差范围。特别地，可以从介电常数获得制动器固定力的可靠性，然后通过以良好的制动器功能开始可以规定一个公差范围。这个公差范围可以确定为适合于各种可应用的污染物，尤其是润滑剂和水。

应该指出，确定以数字形式表示的介电常数不是绝对必要的。非常必要的是为介电常数确定一个特征值，该特征值可以与对应的参考值相比较。

优选通过对静电容量的测量来确定用于介电常数的特征值。制动衬片材料置于其中间的两个导体的电容量尤其易于用技术手段测量。如果将两个导体中的至少一个置于制动衬片材料中，那么这是有利的。优选的是，在至少一个导体上也进行传导性测量，即测量导体的电阻。随着制动衬片的相应磨损，置于制动衬片中的这个导体相应地被碾碎，且在传导性测量时它的电阻趋向无限大，因此表示电阻趋向无限大的电阻测量表示，制动衬片磨损很严重并且必须更换。因此制动衬片的这种磨损状态表示测量的电容量值为零，此时该电容量突然发生变化。因此，仅通过测量电容量也可以确定制动衬片是否被磨损。

该方法优选包括提供将两个导体置于其中的制动衬片的步骤。电容量的测量可以在这两个导体之间进行。

本发明还涉及一种制动衬片，该制动衬片包括至少两个布置在衬片材料中的导体，这样导体可以用于进行电容量的测量。这两个导体可以基本上沿直线穿过制动衬片。但是它们也设置成在以环形彼此接合，这样第一导体和第二导体在制动衬片中彼此交替平行。第一和第二导体的这种“窄”布置显著的提高了由两个导体形成的“电容器”的电容量，因此电容量的变化更易于检验到。

优选的，将导体布置于一个平面内，该平面基本上与制动衬片的制动表面平行。导体优选由金属箔材料制成。在制动衬片的制造过程中，相对容易将金属箔材料插入衬片材料中。

优选的，将导体埋置于制动衬片材料中，这样在制动衬片的磨损方向上，在导体的两侧都有衬片材料。这保证在检测到磨损状态后仍然存在足够的制动衬片材料，并且保证在一定时间内的制动器的功能。

本发明还涉及一种制动器，该制动器包括制动衬片监控装置，该装置设计成以制动衬片的介电常数的变化为基础来确定制动衬片的功效。

优选的，制动器包括根据本发明的衬片，至少有两个置于制动衬片中的导体。作为选择，作为一个选择方案，制动器包括一个装置，例如通过向制动衬片材料发送一个电磁信号，可以借此装置测量表征介电常数的一个动力值。

优选的，制动衬片监控装置具有一个电阻，该电阻与由至少两个导体形成的电容量相结合形成振荡电路，更优选的，该装置还包括一个求值电路，该电路能够测量振荡电路的固有频率。如果制动衬片材料的电容量发生变化，例如由于流体渗漏进制动衬片材料中使得它的电容量发生变化，那么振荡电路的频率也发生变化。

此外，本发明还涉及一种电梯装置，该装置包括根据本发明的制动器。如果从制动衬片监控装置发出的信号传播到电梯控制器，那么这是有利的。取决于制动衬片材料的设定条件，电梯控制器可以发出警报信号，并通过一个远程服务连接装送出磨损的衬片必须更换的信息，或者发送出指出制动衬片的有害污染而造成介电常数或电容量变化的信息，那么可以让电梯停止运行，并且远程服务连接可以向服务部门发出相应的信息。

基于上述目的，本发明提供一种用于监控制动衬片的功效的方法，它包括下列步骤：测量能够表征所述制动衬片的介电常数的值，其中所述制动衬片设置在第一受压制动部件和第二受压制动部件之间；将测量的值与所述制动衬片的参考值进行比较；以及当所述测量的值处于特定的公差范围内时确定制动功效；其中，在致动制动器时所述制动衬片接触所述第一受压制动部件和所述第二受压制动部件；其中，所述制动衬片包括制动表面；其中，将至少一个导体布置在所述制动衬片中；以及其中，将所述至少一个导体布置在基本上平行于所述制动衬片的制动表面的平面内。

在其他方面，通过静电容量的测量来确定所述测量的值。该方法还包括进行导电测量的步骤，以及提供至少两个置于所述制动衬片中的导体的步骤。

本发明也提供一种制动器，它包括：第一受压制动部件；第二受压制动部件；设置在所述第一受压制动部件和所述第二受压制动部件之间的制动衬片，所述制动衬片包括制动衬片材料；以及制动衬片监控装置，所述监控装置构造成使得所述监控装置可以以所述制动衬片材料的介电常数的变化为基础，来确定所述制动衬片的功效；其中，所述衬片构形成在致动所述制动器时所述衬片接触所述第一受压制动部件和所述第二受压制动部件；其中，所述制动衬片包括制动表面；其中，至少一个导体布置在所述制动衬片中；以及其中，所述至少一个导体布置在基本上平行于所述制动衬片的制动表面的平面内。

本发明进一步提供一种制动器，它包括：制动衬片，所述制动衬片包括：衬片；以及至少两个以一种方式布置在所述衬片中的导体，使得所述导体可以用来实施电容测量；和制动衬片监控装置，所述监控装置构造成使得所述监控装置可以以所述制动衬片的介电常数的变化为基础，来确定所述制动衬片的功效；其中，所述衬片构形成设置在第一受压制动部件和第二受压制动部件之间；其中，所述衬片包括制动表面；以及所述导体布置在基本上平行于所述衬片的所述制动表面的平面内。

在其他方面，所述制动衬片监控装置包括电阻，所述电阻与由所述至少两个导体产生的电容量协同作用形成一个振荡电路。

附图说明

下面通过一个实施例来说明本发明和本发明的构造，其中：

图1是根据本发明的一种电梯制动器；

图2是带有根据本发明制动衬片的制动瓦的放大图；

图3是根据本发明的一种可能的导体布置；和

图4是根据本发明的另一种可选择的导体布置。

具体实施方式

图1示出了一种电梯制动器2，它包括两个由弹簧装置牵引在致动方向上的制动瓦6和8。每个制动瓦6、8都有一个用例如胶水、铆钉等而附着在其上的制动衬片10、12。在致动位置上制动衬片10、12的制动表面与制动鼓14的周边相接触。

每个制动瓦6、8可以绕一个螺栓16、18旋转。一个电磁线圈20与制动瓦6、8协同作用，并用于提升制动器，即，当给电磁线圈通电时，它将制动衬片10、12从制动鼓14提起，从而使相关的轴转动。

电梯制动器2通常用于当轿厢停在平台靠站时将轿厢固定。当轿厢容纳了它的容许负载的一半负载时，轿厢和配重物一般是平衡的。因此一般由制动器施加的制动力相对较小。一般电梯驱动单元的能力是它能够毫无困难地使电梯在厅中运动，即使在应用制动器2的时候也能如此。在那种情况下，对于制动衬片会有十分严重的磨损，这会导致在短时间内制动器失效。因此监控制动衬片的磨损状况是有利的。另一种差错来源是例如润滑油、润滑脂或水等的润滑剂污染物质可能渗透在制动衬片10和12上。当达到一定的污染状态时，制动器就不能够再将轿厢固定在某一平台，导致无法控制的升降运动，这绝大多数情况下发生在轿厢门和厅门开着的时候，从而存在着会伤害到轿厢中的乘客以及站在开着的厅门中的任何乘客的极大危险。为了防止这种情况的发生，制动器2包括一个制动衬片监控装置，该监控装置基本上包括制动衬片10、12和一个控制器，其中制动衬片能够检测相应的污染状况。尤其通过测量制动衬片的介电常数或电容量来检测污染状况。图1中示出了将信号从制动衬片传导到一个控制器(未示出)中的线22、24。这台控制器可以是配备了相应的评价测量值功能的电梯控制器，也可以是分配给制动器并只能将信号传递给电梯控制器的控制器。

图2示出了制动瓦24，它与制动瓦6和8仅有轻微的不同。图2的基本零件就是制动衬片10，线22从该制动衬片引出。可以看出制动衬片10的多层结构。制动衬片10特别包括一个外部制动衬片层26，它的制动表面28布置在制动鼓的旋转方向上。另外还可以看出一个中间(凸露的)层30，用于测量电容量/介电常数的导体置于其中。还可以看出位于更深处的制动衬片材料的另一层32，当外层26被磨光时它作为“备用层”。

导体层30可以是一个平面层，通过例如粘结、烧结等方法在制造制动衬片10过程中将其插在外部制动衬片层26和层32之间。可选择的是，也可以在层26和32之间放置独立的导体导件。在制造制动衬片10的过程中，尤其是通过压制和烧结一种主要的粉末衬片材料时，还可以分别整体地布置一个平面导体层或独立导体，然后通过压制和烧结或其它合适的方法使原材料形成制动衬片10。

图3非常简单地示出了用于制动衬片10的一种导体布置。图3是导体层30的截面图，因此可以看到在制动衬片10自身中的导体的路径。尤其可以看出两个导体34和36布置成在制动衬片10中基本上平行排列。通过导体的电阻分别可以从一对端子38之间和另一对端子40之间测量。只要外部的衬片层26存在，那么电阻通常就是导体的电阻。如果制动衬片10的外层26被磨光或磨损，那么导体34和36中的一个或者两个会被破坏，因此当制动器被提升时电阻基本上接近无限大，而随着应用的制动器的电阻显著变小。电流则可以流过导体端部和制动鼓。因此可以在导体端部42和44之间可以测量电容量和用于制动衬片材料的介电常数的一个相对值。污染物质渗透入衬片材料中会导致制动衬片材料的介电常数或装置的电容量的变化。以“清洁的”制动衬片材料的参考值开始，可以确定一个阈值，超过阈值就可以认为制动衬片功能无效，并且制动器停止运行。该阈值例如可以存储在控制器中设置的存储器中。另一方面可以用一个电路来显示是否已经超出由电路确定的阈值。还可以确定第一和第二阈值。第一阈值可以用于例如通过一种远程服务连接向电梯服务部门传递一个服务信息。第二阈值则可以向电梯控制器传递一个信号，电梯借此以确定的方式停止服务，也就是说，电梯运动到下一个可能的停止点，在此处停止并且从此处不再移动。

图4示出了一种示意电路布置，这种电路布置与图3中所示的布置有些类似。与图3中所示的布置相比，导体导件34和36在制动衬片10中环形布置或蜿蜒排列。这提高了电容器的电容量，并且可以容易地检测出电容量的变化来。如果需要，导体34和36还可以在制动衬片10中穿行超过两次，即多于一圈。

在图3和4的情况下，如果制动衬片10被磨损至导体34和36，并且制动器处于应用状态，虽然可以测量到小于无限大的电阻，但是可以测量到基本上为零的电容量。当制动器被提升时，电容量大于零但是电阻接近无限大。随着污染物质的增加，或者如果润滑剂或水已经浸透制动衬片，那么由于介于导体34和36之间的介电常数的变化，导致电容量发生变化。电容量的这种变化可以通过如先前所述的方法而评估出来。在这种情况下，电阻不发生变化。当电容量发生变化，测量到电阻为无限大和/或电容量为零的时候，如果制动器2的控制器发出警报信号则是有利的。

Claims (7)

1.一种用于监控制动衬片的功效的方法，它包括下列步骤：

测量能够表征所述制动衬片的介电常数的值，其中所述制动衬片设置在第一受压制动部件和第二受压制动部件之间；

将测量的值与所述制动衬片的参考值进行比较；以及

当所述测量的值处于特定的公差范围内时确定制动功效；

其中，在致动制动器时所述制动衬片接触所述第一受压制动部件和所述第二受压制动部件；

其中，所述制动衬片包括制动表面；

其中，将至少一个导体布置在所述制动衬片中；以及

其中，将所述至少一个导体布置在基本上平行于所述制动衬片的制动表面的平面内。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过静电容量的测量来确定所述测量的值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其还包括进行导电测量的步骤。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其还包括提供至少两个置于所述制动衬片中的导体的步骤。

5.一种制动器，它包括：

第一受压制动部件；

第二受压制动部件；

设置在所述第一受压制动部件和所述第二受压制动部件之间的制动衬片，所述制动衬片包括制动衬片材料；以及

制动衬片监控装置，所述监控装置构造成使得所述监控装置可以以所述制动衬片材料的介电常数的变化为基础，来确定所述制动衬片的功效；

其中，所述衬片构形成在致动所述制动器时所述衬片接触所述第一受压制动部件和所述第二受压制动部件；

其中，所述制动衬片包括制动表面；

其中，至少一个导体布置在所述制动衬片中；以及

其中，所述至少一个导体布置在基本上平行于所述制动衬片的制动表面的平面内。

6.一种制动器，它包括：

制动衬片，所述制动衬片包括：

衬片；以及

至少两个以一种方式布置在所述衬片中的导体，使得所述导体可以用来实施电容测量；和

制动衬片监控装置，所述监控装置构造成使得所述监控装置可以以所述制动衬片的介电常数的变化为基础，来确定所述制动衬片的功效；

其中，所述衬片构形成设置在第一受压制动部件和第二受压制动部件之间；

其中，所述衬片包括制动表面；以及

所述导体布置在基本上平行于所述衬片的所述制动表面的平面内。

7.如权利要求6所述的制动器，其特征在于，所述制动衬片监控装置包括电阻，所述电阻与由所述至少两个导体产生的电容量协同作用形成一个振荡电路。

Images