CN103269965B - 制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制动曳引机的旋转部分（1）的制动装置。该制动装置包含一个或多个制动器（3，4），其总共包含至少一个可移动制动蹄片（5，6）；通过向前移动制动蹄片（5，6）激活制动器的弹簧元件（7，8）；以及当通过磁化电流磁化时，将吸引力施加于有磁通通过的主体的至少两个电磁铁（9，10）。该电磁铁被装配成通过反抗上述弹簧元件（7，8）向后拉动上述至少一个制动蹄片（5，6）释放制动器（3，4）。该制动器（3，4）被装配成通过减小电磁铁（9，10）的磁化电流来激活。该制动装置包含电磁铁的供电电路（11），其包含可控供电中断设备（12，13，14，15）。电磁铁（9，10）以这样的方式与所述供电电路（11）连接，那就是对每个电磁铁的磁化电流的供应可以通过至少两个不同中断设备（12，13，14，15）来中断。

Description

制动装置
技术领域
本发明涉及曳引机的制动装置。
背景技术
一般用在，例如，电梯曳引机中的制动设备是与曳引机的旋转部分机械啮合的机器制动器。该机器制动器可以被构造成例如鼓式制动器或盘式制动器。当通过例如继电器或接触器中断对制动器的电磁铁的供电时，激活机器制动器的制动功能。中断对制动器的电磁铁的供电的继电器/接触器通常是只在将电力供应给继电器/接触器的控制端的那么长时间内保持在导通状态下的类型的。对控制端的供电经由电梯安全电路来进行，当安全电路被打开时就中断。当制动器被激活时，使制动蹄片机械地压在制动表面上，以制动曳引机的旋转部分的运动。
由于曳引机的机器制动器通常也起符合安全法规的要求的安全设备的作用，所以目的是以这样的方式设计一个/几个机器制动器，那就是一个/几个机器制动器的操作不会由于，例如，故障状况或一些其他功能失常而引起任何危险。例如，曳引机的制动装置可以包含两个独立制动蹄片，并且与独立的两套推动弹簧结合，以保证如果制动蹄片/推动弹簧之一出故障，则制动能力不会完全丧失。
与电梯的曳引功能有关的安全法规已经发生了改变，因为由于技术的进步，使一些新的实现变得可行，另一方面，例如，也因为电梯越来越多地被构造成没有机房。在本申请人的控制下工作的专家正致力于通过分析可能故障状况和改进制动装置在电梯的不同操作状况下的功能开发曳引机的制动装置。针对曳引机的制动装置的操作安全检测的进一步开发的一些问题如下：
-重要的是，即使在电梯轿厢超载大约25%沿着向下方向运行的状况下，也要保证制动力在所有操作状况下都足以使电梯轿厢的运动停止。问题是，例如，由于灰尘、油脂等粘在曳引机的制动蹄片或制动表面上，制动力可能逐渐减小。
-尤其在没有机房的电梯系统中，而且也在有机房的系统中，也不得不小心谨慎，以保证制动故障——例如，制动器的电磁铁、推动弹簧或制动蹄片的故障——不会导致工作在电梯井坑中或在电梯轿厢顶部上的维修人员有风险。
-如果制动器正确地起作用，则制动力将足以使超载25%，例如，在紧急停止状况下的向下运动电梯轿厢停止。这导致满载的向上运动电梯轿厢可能在紧急停止状态下减速率地甚至对乘客来说高度危险地停止的后果。这种减速问题在没有配重的电梯系统中尤其值得注意。
-制动器控制的可靠性对于制动器的安全操作来说与机械制动部件的操作的可靠性同等重要。阻止激活一个/几个制动器的控制故障尤其危险。因此，沿着所谓的安全故障方向应该总会发生制动装置的某种故障，使得一种故障状况总是导致一个/几个制动器被激活。也有必要保证制动控制电路中的短路或类似交叉连接不会阻止一个/几个制动器被激活。
发明内容
本发明的目的是通过增加制动装置中的冗余提高曳引机的制动装置的安全性。为了达到这个目的，公开了按照权利要求1所述的制动装置作为一种发明。在从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。
本发明的制动装置包含一个或多个制动器，它总共含有至少一个，最优选的是至少两个可移动制动蹄片；通过向前移动制动蹄片激活制动器的弹簧元件；和当通过磁化电流磁化时、将吸引力施加于有磁通通过的主体的至少两个电磁铁。上述电磁铁被装配成通过反抗上述弹簧元件向后拉动上述至少一个制动蹄片释放至少一个制动器。该制动器适用于通过减小至少一个所述电磁铁的磁化电流来激活。该制动装置还包含电磁铁的供电电路，其包含中断供电的可控设备。电磁铁以这样的方式与供电电路连接，那就是对每个电磁铁的磁化电流的供应可以通过至少两个不同中断设备来中断。该制动装置进一步包含制动器控制单元，其包含至少两个控制元件。该控制元件的第一个被安排成控制可以用于中断对第一电磁铁的磁化电流的供应的第一中断设备，该控制元件的第二个被安排成控制可以用于中断对第二电磁铁的磁化电流的供应的第二中断设备。该制动器控制单元因此被安排成具有存在两个独立控制单元的冗余。制动器控制装置的其余部分也以提供冗余的方式实现。将至少两个电磁铁装配在制动装置中，以便当充分减小至电磁铁之一的磁化电流、使电磁铁的拉力下降到低于电磁铁反抗的、一个/几个弹簧元件产生的推力时激活制动器。制动器控制单元的上述控制元件还与供电中断设备连接，因此以冗余方式与电磁铁的电源连接，以便可以通过第一控制元件中断对第一电磁铁的供电，和可以通过第二控制元件中断对第二电磁铁的供电。因此，第一或第二控制元件的故障、和第一或第二中断设备的同样故障或第一或第二电磁铁的故障将不会阻止制动器的激活，因此本发明的制动装置是高度故障安全的。
在本发明的优选实施例中，上述控制元件的每一个优选地包含微处理器。所述控制元件优选地被安排成监视相互的操作条件。因此以允许数据传送的方式互连控制元件，以便允许在控制元件之间传输像消息、检验和、询问、和另一个控制元件所作的对询问的响应那样、与控制元件的操作条件有关的信息。为此目的，可以存在，例如，装配在控制元件之间的数据总线。在本发明的一个实施例中，控制元件可以相互比较从第三元件接收的信息，譬如，从测量曳引机的运动的（一个或多个）传感器接收的信息、从测量电梯轿厢的运动的（一个或多个）检测器接收的有关电梯轿厢的运动的信息、和/或有关电梯安全电路的状态的从电梯安全电路接收的信息。根据比较，第一和第二控制元件也可以与其他控制元件/元件无关地对所述其他控制元件/元件的操作条件作出推断，并且如果有必要的话，它们也可以根据它们对控制元件/元件的操作条件所作的推断，通过中断对制动器的电磁铁的磁化电流的供应来阻止电梯的操作。
上述可控供电中断设备优选的是像继电器或接触器那样的机械可控开关，或像IGBT晶体管、MOSFET晶体管、双极型晶体管、闸流晶体管、半导体继电器或等效物那样的电子开关。在一种实现中，第一和第二供电中断设备是机械可控开关，第三和第四供电中断设备是电子开关。
在本发明的优选实施例中，该制动装置包含两个可控制动器，其中的每一个都含有制动蹄片、弹簧元件和电磁铁。在这种解决方案中，制动器控制单元的第一个控制元件被安排成控制可以用于中断对第一制动器的电磁铁的磁化电流的供应的中断设备，制动器控制单元的第二个控制元件被安排成控制可以用于中断对第二制动器的电磁铁的磁化电流的供应的中断设备。因此，制动器控制和产生制动力的装备两者以完全冗余的方式实现，后果是，单个制动器故障或制动器控制的故障不会阻止制动装置被激活。
在第一制动器包含第一电磁铁和第二制动器包含第二电磁铁的一种实现中，第一中断设备被装配成中断到第一电磁铁的磁化电流，但不中断到第二电磁铁的磁化电流，第二中断设备被装配成中断到第二电磁铁的磁化电流，但不中断到第一电磁铁的磁化电流。这样的解决方案使对不同制动器的电磁铁的电流的供应可以与其他制动器无关地中断，因此也可以独立激活每个制动器。这种解决方案使每个制动器的操作条件可以通过释放制动器之一、将力效应应用于所激活制动器以及测量制动器的任何滑动交替地测试。力效应可能来自于，例如，电梯机构的质量，因为不同幅度的力在曳引机的牵引滑轮的相对侧上作用于悬吊绳。力效应也可以反抗制动器地驱动曳引机的电梯电机而产生。这种解决方案还提供了在给定紧急停止状况下，譬如，当满载的电梯轿厢正在向上运动时，通过首先只激活机器制动器之一，再延迟地激活其他制动器可以限制制动力，因此限制电梯轿厢的减速。
在本发明的一种实现中，供电电路包含装配成中断对第一电磁铁的磁化电流的供应、但不中断对第二电磁铁的磁化电流的供应的第三可控供电中断设备。在控制元件当中，第二个被安排成控制所述第三供电中断设备。另外，供电电路包含装配成中断对第二电磁铁的磁化电流的供应、但不中断对第一电磁铁的磁化电流的供应的第四可控供电中断设备。在控制元件当中，第一个被安排成控制所述第四供电中断设备。因此，以冗余方式实现供电中断装备，以便可以相互无关地中断对第一和第二电磁铁的供电，此外，以便通过两个独立中断设备中断对每个电磁铁的供电，而这两个独立中断设备通过不同控制元件来控制。
在一种实现中，制动器控制单元包含几种操作模式，即至少正常操作的模式、故障模式和制动装置条件监视模式，以及每个上述控制元件被安排成当制动器控制单元的操作模式发生变化时改变它的操作程序。每个上述控制元件优选地包含微处理器，以及制动器控制单元包含存储上述控制元件要执行的软件程序的一个或多个存储设备。当改变操作程序时，优选地以这样的方式改变控制元件中的程序执行，那就是改变用于选择软件执行模式的模式变量的数值。在一种实现中，与制动装置条件监视模式结合，将第一控制元件安排成执行将磁化电流供应给第一电磁铁的操作程序，而其他控制元件执行中断对第二电磁铁的磁化电流的供应的操作程序。制动器控制单元可以包含像闪速EEPROM存储器那样、存储上述模式变量的非易失性存储器；所述非易失性存储器也可以是存储一个/几个控制元件的软件的相同存储器。
上文的总结以及下面给出的本发明的另外特征和优点将从不应该被认为是限制本发明的申请范围的本发明实施例的如下描述中得到更好理解。
附图说明
在下文中，将通过不限制本发明的范围的实施例子和通过参照附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1展示了代表按照本发明的制动装置的方框图；以及
图2a、2b代表按照本发明的电磁铁供电电路的电路图。
具体实施方式
图1示出了代表用于电梯曳引机的按照本发明的制动装置的方框图。电梯曳引机的旋转部分1包含具有让电梯轿厢的悬吊绳（在图1中未示出）通过的绳槽的牵引滑轮。曳引机产生的力效应经由悬吊绳传递到电梯轿厢，作为移动/支持电梯轿厢的力。曳引机的制动装置包含两个独立制动器3、4，两个制动器的框架部分28、29被固定在相同曳引机的静态部分2上。每个制动器具有通过弹簧板7、8可移动地附在制动器的静态部分28、29上的制动蹄片5、6。弹簧板7、8是推动弹簧，它们向制动蹄片5、6施加朝着曳引机的旋转部分1的制动表面向前推动制动蹄片5、6的力。当弹簧板7、8产生的推力将制动蹄片压在曳引机的旋转部分1的制动表面上时，制动器3、4处在被激活状态下。每个制动器3、4的框架部分28、29配有电磁铁9、10，通过将来自供电电路11的磁化电流供应到电磁铁9、10的磁化线圈使电磁铁9、10磁化。当通过磁化电流磁化时，电磁铁9、10在框架部分28、29与制动蹄片5、6之间产生吸引力。该吸引力与磁化电流的幅度成正比。因此，当充分增大磁化电流时，框架部分与制动蹄片5、6之间的吸引力将超过弹簧板7、8产生的推力，制动蹄片开始反抗弹簧板7、8朝着框架部分/电磁铁9、10方向向后移动，使电磁铁9、10与制动蹄片5、6之间的空气隙减小。制动器3、4被设计成每个制动器能够单独维持满载或甚至有所超载的电梯轿厢。产生制动力的机械装备以冗余方式实现，使得一个制动器的故障不会独自导致电梯用户或，例如，工作在电梯井道中的维修人员处在实际危险状况下。
电磁铁9、10的供电电路11包含可控开关，电磁铁9、10的磁化线圈如此与供电电路11连接，使得对每个电磁铁9、10的磁化电流的供应可以通过两个不同开关来中断。这些开关受包含两个微控制器的制动器控制单元16控制。通过使用微控制器将开关的控制安排成冗余的，以便任一个微控制器都可以独立中断对电磁铁9、10的供电。如果微控制器之一出故障了，则仍然不会阻止中断对任何一个电磁铁9、10的供电。图2a和2b更详细地示出了可用在，例如，图1中的实施例中控制两个不同电磁铁9、10的供电电路11的电路图。供电电路11以这样的方式划分成两个不同图形2a、2b，那就是为了清楚起见，每个图形2a、2b只示出用于单个电磁铁9、10的电路。对电磁铁9、10的电流的供应通过包含两个微控制器17、18的制动器控制单元16来控制。
经由整流电桥23将来自像带有保护接地连接的变压器次级绕组那样的交流电源22的电力供应给电磁铁9、10的供电电路11的直流电压中间电路21、24。图2a展示了第一制动器的电磁铁9的供电电路11的电路图。第一微控制器17与继电器12的控制线圈19连接。继电器12的接触器连接在直流电压中间电路的正压电位21与电磁铁9的磁化线圈26的一个端子之间。当第一微控制器17停止将电流供应给继电器的控制线圈19时，打开继电器12的接触器，中断对电磁铁9的磁化线圈26的电流的供应。相应地，当第一微控制器17开始将电流供应给继电器的控制线圈19时，闭合继电器12的接触器，使电流供应到电磁铁9的磁化线圈26。此外，供电电路11还包含连接在电磁铁9的磁化线圈26的另一个端子与直流电压中间电路的负压电位24之间的电子开关，在这种情况下，MOSFET晶体管。第二微控制器18与MOSFET晶体管的栅极连接，使得可以通过第二微控制器18调节电磁铁9的磁化线圈26的电流。第二微控制器18向MOSFET晶体管的栅极发送控制信号，优选的是，实现脉宽调制（PWM）的控制信号，据此开关MOSFET晶体管，以便朝着所希望电流参考值调整电磁铁9的磁化线圈26中的电流。电磁铁9的磁化线圈26中的电流通过测量电阻器20来测量。
图2b展示了第二制动器的电磁铁10的供电电路11的电路图。第二微控制器18与继电器13的控制线圈28连接。继电器13的接触器连接在直流电压中间电路的正压电位21与电磁铁10的磁化线圈27的一个端子之间。当第二微控制器18停止将电流供应给继电器的控制线圈28时，打开继电器13的接触器，中断对电磁铁10的磁化线圈27的电流供应。相应地，当第二微控制器18开始将电流供应给继电器的控制线圈28时，闭合继电器13的接触器，使电流供应到电磁铁10的磁化线圈27。此外，供电电路11还包含连接在电磁铁10的磁化线圈27的另一个端子与直流电压中间电路的负压电位24之间的电子开关15，在这种情况下，MOSFET晶体管。第一微控制器17与MOSFET晶体管的栅极连接，使得可以通过第一微控制器17调节电磁铁10的磁化线圈27的电流。第一微控制器17向MOSFET晶体管的栅极发送栅极控制信号，优选的是，实现脉宽调制（PWM）的控制信号，据此开关MOSFET晶体管15，以便朝着所希望电流参考值调整电磁铁10的磁化线圈27中的电流。电磁铁10的磁化线圈27中的电流通过测量电阻器25来测量。
通过使用与图2a、2b一致的供电电路，可以与其他制动器无关地中断对两个制动器3、4的电磁铁9、10的电流供应，因此也使每个制动器3、4可以独立地激活。这种解决方案还使得可以通过释放制动器3、4之一和测量被激活制动器的滑动交替地测试每个制动器3、4的操作条件。
在本发明的一个实施例中，电磁铁9、10的磁化线圈26、27相互并联。在这种情况下，简化了供电电路11，使其只包含按照图2a的元件或只包含按照图2b的元件。但是，在这个实施例中，既不能相互无关地控制制动器3、4，也不能，例如，独立地释放或激活制动器3、4。
对于本领域的普通技术人员来说，显而易见的是，本发明的不同实施例不完全局限于上述所述的例子，而是可以在所附权利要求书的范围之内加以改变。
对于本领域的普通技术人员来说，同样显而易见的是，本发明的制动装置可以用在有配重的电梯系统中以及无配重的电梯系统中。
对于本领域的普通技术人员来说，还显而易见的是，本发明可应用于鼓式制动器和盘式制动器两者。

Claims (11)

1.一种制动曳引机的旋转部分(1)的制动装置，所述制动装置包含一个或多个制动器(3，4)，其总共包含：
-至少一个可移动制动蹄片(5，6)；
-通过向前移动制动蹄片(5，6)激活制动器的弹簧元件(7，8)；以及
-当通过磁化电流磁化时，将吸引力施加于有磁通通过的主体的至少两个电磁铁(9，10)，
该电磁铁被装配成通过反抗上述弹簧元件(7，8)向后拉动上述至少一个制动蹄片(5，6)来释放制动器(3，4)；
该制动器(3，4)被装配成通过减小电磁铁(9，10)的磁化电流来激活；
该制动装置还包含电磁铁的供电电路(11)，其包含可控供电中断设备(12，13，14，15)；
电磁铁(9，10)以这样的方式与所述供电电路(11)连接，那就是对每个电磁铁的磁化电流供应可以通过至少两个不同中断设备(12，13，14，15)来中断；
其特征在于，该制动装置包含制动器控制单元(16)，其包含至少两个控制元件(17，18)；
所述控制元件的第一个(17)被安排成控制可以用于中断对第一电磁铁(9)的磁化电流的供应的第一中断设备(12)，而所述控制元件的第二个(18)被安排成控制可以用于中断对第二电磁铁(10)的磁化电流的供应的第二中断设备(13)；
第一中断设备(12)被安排成中断到第一电磁铁(9)的磁化电流，但不中断到第二电磁铁(10)的磁化电流；
第二中断设备(13)被安排成中断到第二电磁铁(10)的磁化电流，但不中断到第一电磁铁(9)的磁化电流；
供电电路(11)包含装配成中断对第一电磁铁(9)的磁化电流的供应、但不中断对第二电磁铁(10)的磁化电流的供应的第三可控供电中断设备(14)；以及
控制元件的第二个(18)被安排成控制所述第三可控供电中断设备(14)；
供电电路(11)包含装配成中断对第二电磁铁(10)的磁化电流的供应、但不中断对第一电磁铁(9)的磁化电流的供应的第四可控供电中断设备(15)；以及
控制元件的第一个(17)被安排成控制所述第四可控供电中断设备(15)。
2.按照权利要求1所述的制动装置，其特征在于，该制动装置包含两个可控制动器(3，4)，其每一个包括：
-制动蹄片(5，6)；
-弹簧元件(7，8)；以及
-电磁铁(9，10)，以及
制动器控制单元(11)的控制元件的第一个(17)被安排成控制可以用于中断对第一制动器的电磁铁(9)的磁化电流的供应的中断设备(12)；以及
制动器控制单元(11)的控制元件的第二个(18)被安排成控制可以用于中断对第二制动器的电磁铁(10)的磁化电流的供应的中断设备(13)。
3.按照权利要求2所述的制动装置，其特征在于，第一制动器(3)包含第一电磁铁(9)和第二制动器(4)包含第二电磁铁(10)。
4.按照前面权利要求的任何一项所述的制动装置，其特征在于，每个控制元件(17，18)都包含微处理器。
5.按照权利要求4所述的制动装置，其特征在于，控制元件(17，18)被安排成确定其他控制元件(17，18)的操作条件。
6.按照权利要求5所述的制动装置，其特征在于，控制元件(17，18)被安排成监视其他控制元件(17，18)的操作条件。
7.按照权利要求5或6所述的制动装置，其特征在于，控制元件(17，18)被安排成根据其他控制元件(17，18)的操作条件控制中断设备(12，13，14，15)。
8.按照权利要求7所述的制动装置，其特征在于，供电中断设备(12，13，14，15)包含控制信号的输入端(19)；
供电中断设备(12，13，14，15)被安排成根据第一控制信号将磁化电流的供应到电磁铁(9，10)；以及
供电中断设备(12，13，14，15)被安排成根据不同于第一控制信号的第二控制信号中断磁化电流的供应。
9.按照权利要求8所述的制动装置，其特征在于，制动器控制单元(16)包含几种操作模式，即至少正常操作的模式、故障模式、紧急停止模式和制动装置条件监视模式；以及
每个上述控制元件(17，18)被安排成当制动器控制单元(16)的操作模式发生变化时改变它的操作程序。
10.按照权利要求9所述的制动装置，其特征在于，与制动装置条件监视模式结合，将第一(17)和第二(18)控制元件安排成执行在将磁化电流供应给第一电磁铁(9)的同时、中断对第二电磁铁(10)的磁化电流的供应的操作程序。
11.按照前面权利要求8-10的任何一项所述的制动装置，其特征在于，供电电路(11)包含测量每个电磁铁(9，10)的磁化电流的部件(20)；
第二控制元件(18)被装配成测量第一电磁铁(9)的磁化电流；以及
第一控制元件(17)被装配成测量第二电磁铁(10)的磁化电流。
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