CN101128685A - 用于制动器控制的带有形变材料的电梯制动器促动件 - Google Patents

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Abstract

一种电梯曳引机(10)，其包括可旋转地驱动曳引机轴(14)的电动机(12)。电梯曳引机制动器(20)施加制动力到轮盘(22)上，该轮盘(22)耦接到曳引机轴(14)上用以降慢或停止曳引机轴(14)的旋转。在一个示例中，电梯曳引机制动器(20)包括偏压件(38)，其作用偏压力到卡钳装置(32)上用以提供在轮盘(22)上的制动力。具有形变材料的制动器促动件(48)克服偏压力而运动，用以控制卡钳装置(32)和轮盘(22)之间的接合。通过控制到制动器促动件(48)的形变材料的电气输入，控制器(26)有选择地改变作用到所述轮盘(22)上的制动力。

Description

用于制动器控制的带有形变材料的电梯制动器促动件
技术领域
本发明大致涉及电梯制动器，并且更具体地涉及包括压电式制动器促动件的电梯曳引机制动器。
发明背景
电梯系统广泛被知晓和使用。一般的装置包括电梯轿厢，其在建筑物内的楼层之间运行，例如，运输乘客或货物到建筑物内的不同层面。电动机式电梯曳引机移动绳索或绳带，其一般支撑轿厢的重量使得轿厢通过竖井运动。
电梯曳引机包括由曳引机电动机旋转驱动的曳引机轴。滑轮支撑在曳引机轴上并且绕曳引机轴旋转。绳索或绳带一般牵引通过滑轮，使得曳引机电动机可以在一个方向上旋转滑轮用以降低轿厢，并且在相反方向旋转滑轮用以升起轿厢。电梯曳引机一般包括螺线管启动制动器，其接合绕曳引机轴旋转的轮盘或凸缘，当轿厢在所选层时用以控制曳引机轴和滑轮。
螺线管启动制动器可以可操作地打开或者关闭，用以分别接合或脱离与曳引机轴相关的轮盘或凸缘。打开或关闭螺线管启动制动器经常产生制动器接触轮盘或凸缘用以作用制动力的不希望的噪声。另外，螺线管启动制动器可能是相当占体积和昂贵，可能产生过多的热量，并且可能需要额外辅助部分以实现所希望的操作水平。一个示例辅助部分是用来确定制动器的位置的接近传感器。这些部分增加了已知的螺线管启动制动器的开支和维护。
需要更加安静、简化且紧凑的电梯曳引机制动器。本发明即针对这些需求并提供了增强的性能，同时避免了现有技术的缺点和不足。
发明内容
通过控制在制动器促动件的形变材料上的感应(influence)，在电梯系统中使用的示例性制动装置可选择地改变作用到电梯曳引机的旋转部分上的制动力，该制动器促动件控制制动件和旋转部分之间的接合。
一个示例电梯曳引机包括电动机，其可旋转地驱动曳引机轴。电梯曳引机制动器将制动力作用到轮盘上(该轮盘耦接到曳引机轴)，其降慢或停止曳引机轴的旋转用以控制电梯轿厢的运动。一个示例电梯曳引机制动器包括偏压件，该偏压件作用偏压力用以引起在制动件和轮盘之间的接合。制动器促动件操作克服偏压力用以允许轮盘和轴的选择性运动。
在一个示例中，制动器促动件在多个不同的制动位置间运动。控制器确定该多个不同的制动位置并控制到制动器促动件的输入(信号)。
在另一个示例中，制动器促动件的位置是基于在制动器促动件上的感应或来自制动器促动件的电气输出中的至少一个而确定的。控制器例如使用电气输入、检测的压电式层积(stack)电压或者二者都有，用以确定制动器促动件的位置，并进而确定制动件相对于旋转部分的位置。
从下面当前优选实施例的详细描述，本发明的各种特征和优势对于本技术领域的技术人员将显而易见。附以详细描述的附图能够简述如下。
附图说明
图1是示例电梯曳引机的截面视图。
图2是在一个操作条件下图1的电梯曳引机的电梯制动器部分的所选部分的部分截面示意视图。
图3是相似于图2的部分截面视示意图，但是显示了另一个操作条件。
图4是另一个示例电梯制动器的所选部分的部分截面示意视图。
图5是示例电梯制动器的另一个实施例所选部分的部分截面示意视图。
具体实施方式
图1说明了在截面视图中包括电动机12的示例电梯曳引机10，其绕轴线16可旋转地驱动曳引机轴14。滑轮18随曳引机轴14绕轴线16旋转。电梯曳引机制动器20可选择地作用制动力到轮盘22上用以降慢或停止曳引机轴14的旋转，轮盘22耦接到曳引机轴14的端部24。如已知，这样的机器(如电动机和制动器)控制在竖井内电梯轿厢的位置或运动。
控制器26操作电动机12和电梯曳引机制动器20。控制器26可以与电梯曳引机10结合成一体或者可以远离电梯曳引机10定位。在一个示例中，控制器26可选择地控制到电动机12的电源并可选择地改变制动力，电梯曳引机制动器20施加该制动力到轮盘22上。
图2显示了一个示例电梯制动器20。该示例包括壳体30，其支撑大致已知的卡钳装置32。该示例电梯制动器20包括制动垫34，其可摩擦地接合在轮盘22上的第一制动面36，用以施加制动力到轮盘22上。该卡钳装置32包括偏压件38，如同安装在刚性卡钳臂40上的弹簧。偏压件38耦接到连杆42。连杆42包括卡钳制动垫44，其可摩擦地接合在轮盘22上的第二制动面46。
连杆42与制动器促动件48操作性相关，制动器促动件48至少由促动件壳体50部分地支撑。促动件壳体50安装在制动器或曳引机组件52的刚性部分处。
偏压件38作用偏压力到连杆42，其朝向第二制动面46推动卡钳制动垫44，并向制动垫34推动轮盘22，用以提供在轮盘22两侧的制动力。在图2中说明了充分作用制动的位置。
在一个示例中，例如如同电场、电流、电压或磁场的所施加感应控制制动器促动件48以使连杆42克服偏压力运动，用以减少或消除在轮盘22上的制动力，如在图3中说明。偏压力垂直地(normally)作用制动力到轮盘22上。控制在制动器促动件48上的感应控制着连杆42的运动量，并因此控制制动力的幅度。
示意的制动器促动件48包括已知的形变材料，其响应所选的感应而改变形状。形变不必是在几何形状方面的改变。而是以已知的方式响应作用的感应，材料的晶体或分子结构变形。这样的形变经常造成促动件48内材料的延长或收缩。
在一个示例中，制动器促动件48的材料响应作用的感应通过扩展变形，以使连杆42克服偏压力运动用以减少或消除在轮盘22上的制动力。当感应被去除，材料收缩并且偏压力作用制动力到轮盘22上。
在另一个示例中，材料扩展以施加制动力。
在一个示例中，制动器促动件48的形变材料包括已知的压电材料。如已知，压电材料响应如同电流或电压的电气输入而变形。形状中的改变与电气输入的幅度成正比，并且例如根据电气输入的极性，改变可以是正或负(也就是说，在指定(nominal)方向上扩展或在指定方向上收缩)。
在另一个示例中，制动器促动件48的形变材料包括已知的磁致伸缩的材料。如已知，磁致伸缩的材料响应磁场而变形。形状中的改变一般是与磁场的幅度成正比。例如根据磁场的方向，该形变可以是正或负(也就是说，在指定方向上扩展或指定方向上收缩)。
其它示例包括电致伸缩材料，其以可控制的或周期的方式响应电气感应而改变。多种这样的材料是已知的。
与螺线管促动件相比，示例制动器促动件48的一个特征是制动器促动件48的相对小的尺寸，这是有利的。制动器促动件48的小尺寸减少了在电梯制动器20中所需的设计空间量，消耗更少的能量，并提供更长的使用寿命。而且，与以前已知的电梯制动器相比，制动器促动件48的轻重量减少了电梯制动器20的总重量。
与在已知电梯曳引机制动器中使用的螺线管促动件相比，具有形变材料的促动件具有优势。例如，具有形变材料的促动件48是可选择地并且精确地可控制，用以精确地控制制动力的幅度。这考虑了避免与已知装置相关的噪声，在那里制动器垫是完全作用或者完全释放，在这些位置间没有逐级控制的运动。已经知道提供到形变材料(例如压电式层积)的感应(也就是说电流)量可改变层积的尺寸(也就是说引起扩展或收缩)。在图2和3的示例中，控制器26通过精确地控制在促动件48上的感应精确地控制制动力。
在一个示例中，制动器促动件48使连杆42在多个不同的制动位置间运动。制动器促动件48上的不同的感应造成多个不同的制动位置。在一个示例中，控制器26确定在制动作用中所需的初始制动力，并且启动制动器促动件48(在制动器促动件48上有相应的感应)用以在轮盘22上产生所需的制动力。如果初始制动力不是足够使轿厢到达其目的地时降慢或停止转动的曳引机轴14，控制器确定第二个，更大的制动力并改变感应用以产生更大的制动力。这样的逐级制动器应用减少了噪声并增强乘客的舒适性和乘坐质量，对于以前已知的促动件，这样的逐级制动器应用是不可能的。
在另一个示例中，控制器26可选择地改变制动力用以逐级地增加或减少作用到轮盘22上的制动力。可选择地改变制动力可以有利地减少在电梯曳引机制动器20中的噪声并允许电梯轿厢更平滑的运动。
与现有技术的电梯曳引机制动器比较，利用示例制动器促动件48可以允许减少在轮盘22上制动垫36，46和制动面之间的间隙54，因此进一步减少任何“箝位”噪声，否则噪声发生在制动垫34，44和轮盘22之间的结合处。
在其它示例中，控制器26响应紧急情形而可选择地改变制动力。例如，当电梯轿厢自由坠落时紧急情形可能发生。在制动器促动件48上所选的感应使连杆42沿偏压力的方向运动用以补充偏压力，并在自由坠落情形下，在轮盘22上提供逐级作用的额外紧急制动力。已知的紧急停止装置不能进行逐级制动力作用，而示意的促动件能够做到，这种类型的控制增强了乘客的舒适性。
向制动器促动件48正向或反向供电也可以作为一种方式用来使连杆42运动，用以例如从卡住(stuck)的接合位置或脱离位置将其释放。例如，在制动器作用期间可以使用正向电压。如果制动器卡在作用位置，能够作用反向电压，通过形变材料引起相反响应来释放制动器部件。以这种方式使用促动件48能够减少对手工维护程序的需要。
公开示例的另一个特征是促动件48提供关于制动器部件的位置信息。这消除了对额外的位置传感器的需要。
在一个示例中，制动器促动件48的状态，并且因此连杆42的位置以及相对于轮盘22的制动垫，是基于在制动器促动件48上的所选的感应或来自制动器促动件48的可测量的输出中的至少一个来确定的。在一个示例中，制动器促动件48包括压电材料，并且控制器26使用电气感应或电气输出，如来自压电材料的电压等级来确定连杆42相对于轮盘22的位置。即是，预定的输入或输出值对应预定的压电材料条件及相应的制动位置，使得对于所给的输入或输出能够确定制动器促动件48的位置。给出这种描述，本领域的技术人员将认识到对于他们的特殊制动装置如何使用这些信息来制定位置决定。
在其它示例中，控制器26使用压电式促动件的电压输出用以对制动器垫磨损进行监控和纠正。压电式促动件的电压输出对应于用于作用制动力的预定位置，使得当用于给定输入的实际位置不同于期望位置(如同从输出电压确定)时，控制器26检测到制动垫磨损。在一个示例中，当控制器26检测到不同于期望的实际位置(也就是说制动垫磨损)，控制器26自动调整控制参数以提供所需的制动，提供关于检测到的制动垫磨损的服务指示，或两者都有。
在其它示例中，控制器26使用位置信息来检测制动器促动件48的形变材料对于作用制动力是否有效，并通过作用的制动力确保电动机12不在驱动。
图4说明了包括轮盘制动件132的电梯制动器的另一个实施例。偏压件138安装在刚性偏压盘140中。偏压件138推压制动器轮盘142(其包括制动垫144)用以作用制动力到轮盘22上。连杆145与制动器促动件148相关，其操作与制动器促动件48非常相同，用以有选择地作用制动力到轮盘22上。在这个示例中的制动器促动件148使轮盘制动件132克服偏压件138的偏压力而运动。
图5说明了另一个没有偏压件38的示例电梯制动器20。在这个示例中的控制器26可选择地感应制动器促动件48的形变材料，用以从轮盘22上脱离制动垫34，44。当去除在形变材料上的感应，例如当控制器选择不供电或者在电源故障期间，制动垫34，44接合轮盘22用以提供制动力。这样，控制器26可以专有地使用制动器促动件48用以控制制动力，不需要如曳引机弹簧的分离的偏压件。或者，控制器26可以可选择地感应形变材料，收缩该材料用以在轮盘22上提供制动力。在使用已知层积形变材料的示例中，在叠加层之间的强度足够经受起制动力的循环作用和去除。
没有偏压件38的示例电梯制动器20(其可以提供优势)的一个特征是增加的尺寸优势。没有偏压件38，刚性卡钳臂40减少了尺寸(也就是说，刚性卡钳臂40运动到更接近轮盘22)。压电式制动器促动件48的紧凑尺寸可以减少在电梯制动器20中所需的设计空间量。另外，与以前已知电梯制动器比较，没有偏压件38以及相关的结构支撑部件的较轻重量可以减少电梯制动器20的总重量和成本。
尽管本发明优选实施例已经公开，本领域的普通技术人员将发现某些改进将进入本发明的范围。出于该原因，应该认真研究以下的权利要求，以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (22)

1.一种控制电梯曳引机制动器的方法，所述的制动器具有接合电梯曳引机旋转部分的制动件，所述方法包括：
通过控制在制动器促动件材料上的感应，可选择地控制由制动件施加的制动力，所述的促动件材料响应所述的感应而改变形状用以控制所述的制动件和所述的电梯曳引机旋转部分之间的接合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：施加电感应或磁感应中的至少一种到形变材料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：改变所述的感应的幅度使所述的制动件运动至相应的多个不同的制动位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的材料包括压电式材料、磁致伸缩材料或者电致伸缩材料中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的制动件被偏压用以接合所述的旋转部分，并且包括可选择地感应所述材料用以改变所述材料的形状，以克服所述的偏压。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：包括基于所述感应的幅度或来自所述材料的输出中的至少一个，确定所述制动件相对于所述旋转部分的位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：包括使用与所述感应相关的电流用以确定所述制动件相对于所述旋转部分的位置。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：包括使用与来自所述材料的输出相关的电压用以确定所述制动件相对于所述旋转部分的位置。
9.一种控制电梯曳引机制动器的方法，所述制动器具有制动器促动件材料，其响应所选的感应而变形用以控制制动件和响应所述电梯曳引机而旋转的旋转部分之间的接合，所述方法包括：
基于所述感应或来自所述制动器促动件材料的输出中的至少一个，确定所述制动件相对于所述旋转部分的位置。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：包括使用与到所述材料的所述感应相关的电流，用以确定所述制动件相对于所述旋转部分的位置。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：包括使用与来自所述材料的所述输出相关的电压，用以确定所述制动件相对于所述旋转部分的位置。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：包括在制动作用期间，通过控制在所述材料上的所述感应，可选择地改变由所述制动件施加的制动力，用以控制所述制动件和所述旋转部分之间的接合。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述材料包括压电式材料、磁致伸缩材料或者电致伸缩材料中的至少一种。
14.一种用于电梯组件中的装置，包括：
电梯制动器促动件，其包括响应所选的感应而变形用以控制在电梯曳引机的可旋转部分上的制动力的材料。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述形状改变包括所述材料的扩展和收缩中的至少一种，所述材料的扩展用以改变在第一方向上的所述制动力，所述材料的收缩用以在相反方向上改变所述制动力。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述材料包括压电式材料、磁致伸缩材料或者电致伸缩材料中的至少一种。
17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述制动器促动件在对应于多个所施加制动力的多个所施加制动位置之间是可运动的。
18.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述制动器促动件使接合所述电梯曳引机可转动的部分的制动件运动，并且所述材料控制所述制动件的位置。
19.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：控制器与所述制动器促动件通信用以控制所述感应。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于：所述控制器确定制动件的位置，所述制动件基于所述感应是可运动的，用以阻止所述电梯曳引机可旋转的部分的旋转。
21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于：所述控制器确定制动件的位置，所述制动件基于来自所述材料的电气输出是可运动的，用以阻止所述电梯曳引机可旋转部分的旋转。
22.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述感应包括电流、电场、电压或磁场中的至少一种。
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