CN101077751A - 具有摩擦驱动器的电梯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电梯(1)，包括：可运动部件(2)；垂直导轨(6)，沿着电梯竖井(4)安装；从动摩擦接合装置(12)，用于与导轨(6)的具有摩擦系数(μ₁)的一侧摩擦接合；支承装置(14)，其设置在所述导轨(6)的另一侧。所述摩擦接合装置(12)枢轴地安装在连杆(16)上，所述连杆(16)枢轴地支承所述可运动部件(2)的有效重量(mg)，由此，连杆(16)与水平面(H)成角度(α₁)。角度(α₁)的正切值小于或等于所述摩擦系数(μ₁)。

Description

具有摩擦驱动器的电梯

技术领域

本发明涉及电梯，尤其涉及沿着导轨摩擦驱动的电梯。

背景技术

在EP-A1-0870718中描述了一种摩擦驱动电梯，其中，驱动轮和支承轮可旋转地安装在连杆上，所述连杆枢轴地连接到轿厢架的下轭。压缩弹簧使支承轮偏向驱动轮，从而将导轨夹紧在支承轮和驱动轮之间。压缩弹簧提供恒定的法向力，以确保在所有操作条件下，驱动轮和导轨之间有足够的摩擦接合。这个恒定的法向力由当电梯轿厢满载并以最大加速度向上运动时的临界操作条件确定。

发明内容

本发明的目的是提供将摩擦驱动器夹紧至导轨的可选方法。这个目的通过一种电梯来实现，所述电梯包括：可运动的部件；垂直导轨，其沿着电梯竖井安装；从动摩擦接合装置，用于与具有第一摩擦系数的导轨的一侧摩擦接合；支承装置，其设置在所述导轨的另一侧。所述摩擦接合装置枢轴地安装在至少一个第一连杆上，所述至少一个第一连杆枢轴地支承所述可运动部件的有效重量，由此，所述第一连杆与水平面成第一角度。所述第一角度的正切值小于或等于所述第一摩擦系数。

因此，所述从动摩擦接合装置自夹紧导轨。这个效果主要通过将所述运动部件的有效重量转换成作用在所述摩擦接合装置上的法向力来实现的。

附图说明

这里参照附图通过具体示例来描述本发明，其中：

图1是根据本发明第一实施例的电梯的局部平面图；

图2是图1中的电梯的摩擦驱动单元的分解视图；

图3是表示作用在图2的驱动单元上的力的示图；

图4是根据本发明第二实施例的电梯的平面图；

图5是图4的电梯的摩擦驱动单元的分解视图；

图6是根据本发明第三实施例的可选摩擦驱动单元的平面图；

图7A至图7C是在不同的操作环境中的根据本发明第四实施例的摩擦驱动单元的平面图。

具体实施方式

在图1和图2中示意性示出了根据本发明的自驱动电梯1。电梯1包括轿厢2，摩擦驱动单元10沿着安装在竖井4中的垂直导轨6驱动轿厢2。驱动单元10包括关于导轨6对称布置的一对从动轮12和14，以与导轨6的相对侧摩擦接合。轮子可以通过一个或两个马达(未示出)以传统的方式旋转。轮12和14可旋转地安装在连杆16和18上，连杆16和18在铰链20处相互连接，轿厢2自铰链2处悬挂下来。连杆中的每一个相对于水平面H以角度α₁倾斜。

在图3中示出了作用在摩擦驱动单元10上的力。轿厢的总重m_cg通过对称的连杆16和18传递，并传到每个从动轮12和14上，从动轮12和14在导轨6的相对侧上产生大小相等方向相反的法向力N。驱动单元10的总摩擦力F_f是由轮12和14对抗导轨6产生的动力M与各摩擦力的结合。总摩擦力F_f和重力m_cg之差提供必要的电梯加速度A。

为了确定能够确保从动轮12和14自夹紧到导轨6的角度α的可接受范围，必须考虑电梯1静止的情况。在这种情况下，轮12和14是静止的，轮12和14没有产生对抗导轨6的动力M，因此，总的静摩擦力F_fstat只由从轮12和14施加到导轨6的法向力N产生。静摩擦力F_fstat必须能够抵消满载的轿厢2的重力m_cg，否则，驱动单元10将滑动。这个条件由数学方程式1表示。

方程式1：                      F_fstat≥m_cg

然而，由于总摩擦力F_fstat只从法向力N₁获得，所以方程式可以重新写成下面的形式：

方程式2：                      2μN≥m_cg

方程式3： $\frac{\mathrm{\μ}{m}_{c}g}{\tan \mathrm{\α}}\≥m_{c}g$

方程式4：                              tanα≤μ

考虑这样的具体应用：轿厢2的质量为200kg，额定负载为450kg，导轨6和从动轮12、14中的每个之间的摩擦系数μ₁为0.3，最大电梯加速度A为2m/s²。为了自夹紧，角度α₁必须等于或小于16.7°(arctan0.3)，在这种情况下被设为15°。

当轿厢2满载(m_cmax＝650kg)并以全加速度向上行进时，轮12和14中的每个产生最大法向力N_max：

                N_max＝1/2m_cmax(g+A)tanα₁＝1028N

当轿厢2卸载(m_cmin＝200kg)并以全加速度向下行进时，轮12和14中的每个产生最小法向力N_min：

                N_min＝1/2m_cmin(g-A)tanα₁＝209N

相反，如果EP-A1-0870718所公开的现有的摩擦驱动器用于相同的系统，则偏置弹簧必须在所有操作条件下通过轮施加等于最大法向力N_max(1028N)的恒定力，这极大地缩短了轮的寿命。

图4和图5示出了本发明的可选实施例，其中，摩擦驱动单元30用于驱动对重平衡的电梯1’。如在前面的实施例中那样，驱动单元30包括关于导轨6对称布置的一对驱动轮12和14，以与导轨6的相对侧摩擦接合。轮12和14可旋转地安装在第一对连杆16和18上，第一对连杆16和18在第一铰链20处相互连接，轿厢2自第一铰链20处悬挂下来。连杆16和18中的每个相对于水平面H以角度α₁倾斜。驱动单元30还包括第二对连杆36和38，第二对连杆36和38关于水平面H与第一对连杆16和18对称地布置。第二对连杆36和38在位于第一铰链20上方的第二铰链32处相互连接。第二铰链32通过绳索22连接到配重8，绳索22通过安装在电梯竖井4的顶部中的一个或多个滑轮24而偏向一侧。

使用与上一实施例相同的参数，并假设配重m_w的质量是轿厢的质量(200kg)加上额定负载的一半(225kg)，当轿厢2满载(m_cmax＝650kg)并以全加速度向上行进时，轮12和14中的每个产生最大法向力N_max：

           N_max＝1/2[m_cmax(g+A)+m_w(g-A)]tanα₁＝1473N

当轿厢2卸载(m_cmin＝200kg)并以全加速度向下行进时，轮12和14中的每个产生最小法向力N_min：

           N_min＝1/2[m_cmin(g+A)+m_w(g-A)]tanα₁＝444N

图6示出了可以在图1的电梯1中或图4的对重平衡电梯1’中使用的可选的摩擦驱动单元40。除被动支承滚轮44代替从动轮12和14中的一个之外，驱动单元40的配置与图5中的配置相似。单从动轮12在导轨6的一侧安装在下连杆16和上连杆36上。支撑从动轮12的连杆16和18中的每个相对于水平面H以角度α₂倾斜。被动支承滚轮44在导轨6的另一侧安装在下支承连杆46和上支承连杆48上。下连杆16和46在第一铰链20处相互连接，而上连杆36和48在第二铰链32处相互连接。

由于被动支承滚轮44在导轨6上不产生摩擦力，所以单从动轮12负责产生用于驱动、保持和制动电梯1和1’的总摩擦力F_f。因此，方程式1至4需要修改，并且只要是满足下面的表达式，驱动单元40就可以自夹紧：

方程式5： $\tan {\mathrm{\α}}_2\≤\frac{{\mathrm{\μ}}_1}{2}$

因此，如果导轨6和从动轮12之间的摩擦系数μ₁与前面的实施例中一样为0.3，则支承从动轮12的连杆16和18中的每个相对于水平面H倾斜的角度α₂必须小于或等于8.5°。由于支承滚轮44在导轨6上不产生摩擦力，所以支承滚轮44的连杆46和48中的每个相对于水平面H倾斜的角度β₁不重要。

在通常应用中，从第一铰链20悬吊轿厢2(如图1和图4所示)，现在，配重8可以与第二铰链32互连(如在图4中所示)。

图7A至图7C示出了根据本发明的当前优选实施例的摩擦驱动单元50。驱动单元50包括关于导轨6对称布置的一对带驱动器52和54，以与导轨6的相对侧摩擦接合。每个带驱动器52、54包括带齿驱动轮56，带齿驱动轮56与环形带58的带齿内表面接合。带58绕过偏置滚轮60与导轨6接合，沿着被弹簧向导轨偏置的挤压滚轮62，并在第二偏置滚轮60处与导轨6脱离接合，返回驱动轮56。

滚轮60和62被携载在固定器64上，固定器64枢轴地安装在下连杆16和18以及上连杆36和38上。下连杆16和18在第一铰链20处互连，上连杆36和38在第二铰链32处互连，第二铰链32垂直地布置在第一铰链20的上方。连杆16、18、36和38中的每个相对于水平面H以角度α₃倾斜。为了自夹紧，角度α₃在方程式1得出的范围内。具体如在图7C中所示，压缩弹簧72使第一铰链20和第二铰链32相分开地偏置。

驱动单元50在对重平衡的电梯1’(例如在图4中所示的对重平衡的电梯)中特别有用。然而，不是将轿厢2直接连接到第一铰链20并将配重绳索22连接到第二铰链32，而是将轿厢2和配重绳索22都连接到连接器66。因此，作用在连接器66上的有效重量g(m_w-m_c)为轿厢2的重量与配重8的重量之差。

连接器66包括保持第一铰链20的第一凹槽68和保持第二铰链32的第二凹槽70。如在图7A中所示，当轿厢2为空时，配重8比轿厢2重，这个相应各自重量之差作为向上力g(m_w-m_c)作用在连接器66上。因而，连接器66与第二铰链32接合，以通过上连杆36和38以及滚轮固定器64传递力。这些传递的力通过滚轮60和62转换成法向力，该法向力挤压带58，以使带58与导轨6的各个侧面摩擦接合。在这个过程中，第一铰链20宽松地保持在其凹槽68中，连接器66和第一铰链20之间的间隙C确保没有力从连接器66和第一铰链20之间传递。

图7B示出了相反的情形，此时，轿厢2满载并且重量差作为向下力g(m_c-m_w)作用在连接器66上。连接器66与第一铰链20接合，以通过下连杆16和18以及滚轮固定器64传递力。这些传递的力通过滚轮60和62转换成法向力，该法向力挤压带58，以使带58与导轨6的各个侧面摩擦接合。在这个过程中，第二铰链32宽松地保持在其凹槽70中，连接器66和第二铰链32之间的间隙C确保没有力从连接器66和第二铰链32之间传递。

当轿厢2和配重8平衡并静止时，如图7C所示，没有有效的重力作用在连接器66上。压缩弹簧72通过抵消滚轮固定器64的任何重力分量或者带58中的任何弹力而确保带58保持与导轨6接合，否则，所述重力分量或所述弹力趋于使带58脱离导轨6。一旦驱动单元50开始运动，铰链20和32之一将再次与连接器66接合，力将通过连杆、固定器和滚轮传递，从而在带58和导轨6之间产生法向力。

考虑这样的具体应用：轿厢2的质量仍为200kg，额定负载仍为450kg，配重的质量m_w为425kg，最大加速度A为2m/s²，导轨6和带58中的每条之间的摩擦系数μ₃为0.2。为了自夹紧，角度α₃必须等于或小于11.3°(arctan0.2)，在这种情况下被设为10°。

带驱动52和54中的每个产生的最大总法向力N_max为：

             N_max＝1/2(m_c-m_w)(g+A)tanα₃＝234N

假定该总法向力均匀分布在滚轮60和62上，则每个滚轮60和62的法向力只为59N。

本领域技术人员容易明白：上述任一实施例中的具体元件可以用另一实施例中的相应元件替换，从而给出本发明的变型。例如，图2、5或6中所示的实施例的从动轮12和14中的任一个可以由根据图7A-7C的带驱动52和54代替，反之亦然。相似地，只要相应地修改角度α₃，图7A-7C中的带驱动52和54中的任一个可以用图6中的被动支承轮代替

Claims (13)

1.一种电梯(1、1’)包括：可运动的部件(2、8、22、66)；垂直导轨(6)，沿着电梯竖井(4)安装；从动摩擦接合装置(12；58、60、62、64)，用于与导轨(6)的具有第一摩擦系数(μ₁；μ₃)的一侧摩擦接合；以及支承装置(14；44；58、60、62、64)，其设置在所述导轨(6)的相对侧，其中

所述摩擦接合装置(12；58、60、62、64)枢轴地安装在至少一个第一连杆(16；36)上，所述至少一个第一连杆(16；36)枢轴地支承所述可运动部件(2、8、22、66)的有效重量(mg)，由此，所述第一连杆(16；36)与水平面(H)成第一角度(α₁；α₂；α₃)，

其特征在于

所述第一角度(α₁；α₂；α₃)的正切值小于或等于所述第一摩擦系数(μ₁；μ₃)。

2.根据权利要求1所述的电梯(1、1’)，其中，所述摩擦接合装置是摩擦轮(14)。

3.根据权利要求1所述的电梯，其中，所述摩擦接合装置包括多个滚轮(60、62)，将马达驱动带(58)挤压成与所述导轨(6)接合。

4.根据权利要求3所述的电梯，其中，所述滚轮(60、62)安装在固定器(64)中，并且所述滚轮(60、62)中的至少一个被弹簧偏压向所述导轨(6)。

5.根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的电梯，其中，所述支承装置(14；44；58、60、62、64)枢轴地安装在至少一个第二连杆(18、38)上，所述至少一个第二连杆(18、38)也枢轴地支承所述可运动部件(2、8、22、66)的有效重量(mg)。

6.根据权利要求5所述的电梯，具有在第一铰链(20)处互相连接的单个第一连杆(16)和单个第二连杆(18)，所述第一铰链(20)支承电梯轿厢(2)的重量(mcg)，其中，所述支承装置为第二从动摩擦接合装置(14；58、60、62、64)。

7.根据权利要求5所述的电梯，其中，所述摩擦接合装置枢轴地安装在关于水平面(H)以所述第一角度(α₁；α₂；α₃)对称地布置的第一上连杆(36)和第一下连杆(16)上，所述支承装置(14；44；58、60、62、64)枢轴地安装在关于水平面(H)以第二角度(α₁；β；α₃)对称地布置的第二上连杆(38)和第二下连杆(18)上，下连杆(16、18)在第一铰链(20)处相互连接，上连杆(36、38)在第二铰链(32)处相互连接。

8.根据权利要求7所述的电梯，其中，所述可运动部件是相互连接的电梯轿厢(2)和配重(8)，由此，轿厢(2)连接到第一铰链和第二铰链中的一个(20、32)，配重(8)连接到第一铰链和第二铰链中的另一个(32、20)。

9.根据权利要求7所述的电梯，其中，所述可运动部件是将电梯轿厢(2)和配重(8)相互连接的连接器(66)，由此，连接器(66)根据所述轿厢(2)和所述配重(8)之间的重量差而选择性地与第一铰链和第二铰链(20、32)接合。

10.根据权利要求9所述的电梯，进一步包括偏置装置(72)，用于将所述第一铰链和第二铰链(20、32)相互分离地偏置。

11.根据权利要求7至10中的任一权利要求所述的电梯，其中，所述支承装置是滚轮(44)。

12.根据权利要求7至10中的任一权利要求所述的电梯，其中，所述支承装置是第二从动摩擦接合装置(14；58、60、62、64)。

13.根据权利要求12所述的电梯，其中，所述第二从动摩擦接合装置(14；58、60、62、64)与导轨(6)的具有第二摩擦系数(μ₁；μ₃)的另一侧相接合，所述第二角度(α₁；α₃)的正切值小于或等于所述第二摩擦系数(μ₁；μ₃)。

Images