CN101077751B - 具有摩擦驱动器的电梯 - Google Patents

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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
[0001 ] 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
[0002] 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
[0003] 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。
[0004] 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
[0005] 这里参照附图通过具体示例来描述本发明,其中:
[0006] 图1是根据本发明第一实施例的电梯的局部平面图;
[0007] 图2是图1中的电梯的摩擦驱动单元的分解视图;
[0008] 图3是表示作用在图2的驱动单元上的力的示图;
[0009] 图4是根据本发明第二实施例的电梯的平面图;
[0010] 图5是图4的电梯的摩擦驱动单元的分解视图;
[0011] 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;
[0012] 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
[0013] 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、倾斜。
[0014] 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。g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Ff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Ff和重力m。g之差提供必要的电梯加速度A。
[0015] 为了确定能够确保从动轮12和14自夹紧到导轨6的角度a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Ffstat只由从轮12和14施加到导轨6的法向力N产生。 静摩擦力Ffstat必须能够抵消满载的轿厢2的重力m。g,否则,驱动单元10将滑动。这个条 件由数学方程式1表示。
[0016] 方程式1:
1 fstat ≥ mcg
[0017] 然而,由于总摩擦力Ffstat只从法向力&获得,所以方程式可以重新写成下面的形 式:
[0018]方程式 2: 2 u N ≥ mcg
[0019]方程式 3
[0020]方程式 4 : tana ≤ u
[0021 ] 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P工为0. 3,最大电梯加速度A为2m/s2。为了自夹紧,角度 a :必须等于或小于16. V (arctanO. 3),在这种情况下被设为15°。
[0022] 当轿厢2满载(m。_ = 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Nmax :
[0023] Nfflax = l/2mc隱(g+A) tan a : = 1028N
[0024] 当轿厢2卸载(m。min = 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Nmin :
[0025] Nmin = l/2mcmin (g_A) tan a : = 209N
[0026] 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_(1028N)的恒定力,这极大地缩 短了轮的寿命。
[0027] 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a工倾斜。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。
[0028] 使用与上一实施例相同的参数,并假设配重mw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。max = 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Nmax :
[0029] Nmax = 1/2 [mcmax (g+A) +mw (g_A) ] tan α : = 1473Ν
[0030] 当轿厢2卸载(m。min = 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Nmin :
[0031 ] Nmin = 1/2 [mcmin (g+A) +mw (g_A) ] tan α : = 444Ν
[0032] 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α 2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。
[0033] 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Ff。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:
[0034]方程式 5: tan«2<^
[0035] 因此,如果导轨6和从动轮12之间的摩擦系数P1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α 2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β!不重要。
[0036] 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)。
[0037] 图7Α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。
[0038] 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Ci3倾斜。为了自夹紧,角度α 3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。
[0039] 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(mw-mc)为轿厢2的重量与配重8的重量之差。
[0040] 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(mw_m。)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。
[0041] 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。_mw)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。
[0042] 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。
[0043] 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 mw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P 3为0. 2。为 了自夹紧,角度a 3必须等于或小于11. 3° (arctanO.2),在这种情况下被设为10°。
[0044] 带驱动52和54中的每个产生的最大总法向力N_为:
[0045] Nmax = 1/2 (mc-mw) (g+A) tan a 3 = 234N
[0046] 假定该总法向力均勻分布在滚轮60和62上,则每个滚轮60和62的法向力只为 59N。
[0047] 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a 3,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 (10)

  1. 一种电梯(1、1’)包括:可运动的部件(2、8、66);垂直导轨(6),沿着电梯竖井(4)安装;第一从动摩擦接合装置(12;58、60、62、64),用于与导轨(6)的具有摩擦系数(μ1;μ3)的一侧摩擦接合;以及第二从动摩擦接合装置(14;44;58、60、62、64),第二从动摩擦接合装置设置在所述导轨(6)的相对侧,用于与具有所述摩擦系数的导轨(6)的所述相对侧摩擦接合,其中所述第一从动摩擦接合装置(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的部件(2、8、66)的有效重量(mg),由此,所述第一连杆(16;36)与水平面(H)成一角度(α1;α2;α3),所述第二从动摩擦接合装置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的部件(2、8、66)的有效重量(mg),由此,所述第二连杆(18、38)与所述水平面(H)成所述角度(α1;α2;α3),其特征在于所述角度(α1;α2;α3)的正切值小于或等于所述摩擦系数(μ1;μ3)。
  2. 2.根据权利要求1所述的电梯(1、1’),其中,所述第一、第二从动摩擦接合装置分别是 摩擦轮(12,14)。
  3. 3.根据权利要求1所述的电梯,其中,所述第一、第二从动摩擦接合装置分别包括多个 滚轮(60、62),将马达驱动带(58)挤压成与所述导轨(6)接合。
  4. 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. 5.根据权利要求1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(m。g)。
  6. 6.根据权利要求1所述的电梯,其中,所述至少一个第一连杆包括关于水平面(H)以所述角度(α工;α 2 ; α 3)对称地布置的 第一上连杆(36)和第一下连杆(16),所述第一从动摩擦接合装置枢轴地安装在第一上连 杆(36)和第一下连杆(16)上,所述至少一个第二连杆包括关于水平面(H)以所述角度(α工;α 2 ; α 3)对称地布置的 第二上连杆(38)和第二下连杆(18),所述第二从动摩擦接合装置(14;44;58、60、62、64) 枢轴地安装在第二上连杆(38)和第二下连杆(18)上,第一和第二下连杆(16、18)在第一铰链(20)处相互连接,第一和第二上连杆(36、38) 在第二铰链(32)处相互连接。
  7. 7.根据权利要求6所述的电梯,其中,所述可运动的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)。
  8. 8.根据权利要求7所述的电梯,其中,还包括将电梯轿厢(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)中的一个接合。
  9. 9.根据权利要求8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。
  10. 10. 一种电梯(1、1’ )包括:可运动的部件(2、8);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)的具有第一摩擦系数(P工;P 3)的一侧摩擦接 合;以及支承装置(44),其设置在所述导轨(6)的相对侧,所述支承装置在导轨上不产生摩 擦力,其中所述从动摩擦接合装置(12)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的部件(2、8)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(a工;a 2 ; a 3),所述支承装置枢轴地安装在至少 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的部 件(2、8、66)的有效重量(mg), 其特征在于所述第一角度(ai;a2;a3)的正切值小于或等于所述第一摩擦系数的1/2。
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