CN104364179B - 电梯的紧急制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电梯的紧急制动装置能够缓和与高速和大容量对应的制动力发生和停止时的减速度作用时间，能够充分确保制动性能。此外，能够确保用同一制动靴连续进行两次制动以满足国外规格。电梯用紧急制动装置(6)为了使电梯轿厢(46)停止，使制动靴(1)按压设置在升降通道内的导轨(7)，通过使制动靴(1)在导轨(7)上滑动而产生制动力。在电梯用紧急制动装置(6)中，将制动靴(1)设置成多段结构，各段的制动靴(1)使用物性不同的制动靴(1)，一方的制动靴具有台阶状结构形状的滑动面，或者具有不同的背面坡度。

Description

电梯的紧急制动装置

技术领域

本发明涉及一种电梯的紧急制动装置，尤其是涉及一种用于高速电梯时也能够产生稳定的制动力的紧急制动装置。

背景技术

在现有的电梯中，作为安全装置，设置有紧急制动装置，在电梯轿厢以恒定速度以上的速度下降时，紧急制动装置以适当的减速度使电梯轿厢停止。

在电梯轿厢的下降速度达到了规定的速度以上时，紧急制动装置的具有两个楔状(wedge)摩擦构件的制动靴夹入设置在升降通道的壁上的导轨，并利用弹簧按压该导轨，利用由弹簧的弹性变形产生的弹力来产生制动力，制动靴通常由具有适度的摩擦系数和耐磨耗性的铸铁或者铜系烧结合金的金属系材料形成。

随着电梯的高速化和大容量化，在制动靴与导轨之间产生的摩擦热会产生高温，所以要求在电梯中使用的紧急制动装置具有耐热性和耐磨耗性，使得在高温环境下也能够稳定地产生制动力。

在为了获得所需的耐磨耗性和耐热性而采用陶瓷作为材料时，高速时制动力所需的摩擦系数急剧下降。因此，其结果使得必须增大弹簧的弹力，导致紧急制动装置大型化以及电梯的质量增大。

陶瓷具有耐磨耗性优异这一特性，并且在高速期间开始制动时以及减速到即将停止时的弹力的变化小，所以存在达到峰值时(即将停止时)的减速度峰值(负的加速度峰值)超过规定值，减速度作用时间会超过以不会给人体带来影响为原则设定的减速度作用时间这一问题。在此，所设定的减速度条件是指超过2.5G的减速度的持续时间不得超过0.04秒。

为了缓和临近停止时的减速度峰值，有必要提高制动开始时的初始摩擦系数，使摩擦系数在整个制动区域平均化，在整体上使减速度曲线的斜率变得平缓，由此来缩小与临近停止时的摩擦系数之间的差异.在现有的电梯的紧急制动装置中已知有下述技术。

在专利文献1中公开了一种电梯的紧急制动装置，其在通常运行时因异常振动而导致紧急制动装置进行了动作时，能够防止电梯轿厢内的乘客摔倒。在专利文献1中，采用具有摩擦系数会随着面压与滑动速度的乘积增大而减小的摩擦特性的材料来构成制动靴，并且将被按压在升降用导轨上的滑动面形成为多段，在紧急制动装置在通常运行时因异常振动而进行了动作的情况以及紧急制动装置因吊索断裂等而进行了动作的情况下，改变与升降用导轨的接触面积，通过面压与滑动速度的乘积即PV值使摩擦系数变化，由此来改变制动力。

在专利文献2中公开了一种大型电梯系统用的紧急制动装置，其使用多组与电梯系统相比制动能力小的紧急制动装置。在专利文献2中，在电梯轿厢或者平衡重的左右分别安装在上下方向上连结的多个紧急制动装置，并且将设置在各个紧急制动装置上的在异常时被按压在导轨上的楔状构件分别与单独的提起杆连结。

此外，在专利文献3中公开了一种能够充分发挥制动功能的电梯的紧急制动装置。在专利文献3的紧急制动装置中，具有可在导轨上滑动的制动靴以及在升降体的左右沿着上下方向排列设置的多个制动装置，在检测到电梯的超速等时，利用摩擦力对升降体进行制动，此外，还具有设置在邻接的制动装置之间且可与导轨滑动接触的研磨构件和研磨用弹性体。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-104572号公报

专利文献2：日本特开2001-354373号公报

专利文献3：日本特开2011-102165号公报

发明要解决的课题

在专利文献1中公开了滑动面形成为台阶状结构的制动靴。其目的是仅通过改变由接触面积决定的面压来改变摩擦系数。但是，在高速电梯的情况下，制动靴发生显著磨耗，难以确保由国外规格规定的同一制动靴需连续进行两次制动的要求。此外，由于一段紧急制动装置只有4个制动靴，所以因面压和磨耗的关系，制动力变得不稳定。

在专利文献2中公开了使用多组紧急制动装置的电梯用多段式紧急制动装置。其特征在于，作为紧急制动装置，使用在上下方向上重叠多组普通的紧急制动装置而成的紧急制动装置。由于采用多段式而使得每一段的制动靴的数量增加了4个，所以对提起这些制动靴用的提起杆作出了改进，但其不是像本发明那样通过获得高初始摩擦系数来缓和加速度作用时间的技术。

在专利文献3中也公开了一种电梯用的多段式紧急制动装置。其特征在于，先用第一组的制动靴使导轨表面粗糙化，然后使第二组制动靴在粗糙化后的导轨面上滑动，由此在第一组制动靴与第二组制动靴之间对导轨表面进行研磨，如上所述，该技术也不是将减速度作用时间控制在基准内的技术。

在紧急制动装置的制动特性中，弹力和制动靴的摩擦系数占主导地位，该制动靴的材料如上所述通常采用铸铁等金属系材料。在采用铸铁的情况下，在电梯高速运行时，磨耗量随着制动距离变长而成比例增加，导致弹簧的弯曲量变小，制动力出现下降。

另一方面，在作为国外规格的EN和GB等中，规定同一制动靴要能够确保连续进行两次制动，所以在制动靴中采用了磨耗量非常小的陶瓷。因此，在速度变慢而临近停止时，弹簧的弯曲量(也就是弹力)仍然很高，同时由于摩擦系数很高，所以减速度变得非常大。

在高速型电梯用的紧急制动装置中，在使用由具有上述耐磨耗性和耐热性的陶瓷等制成的制动靴时，临近停止时的减速度作用时间将超过会对人体带来影响的水平，针对这一问题，本发明的目的在于提供一种紧急制动装置，其通过提高初始摩擦系数来吸收此后的速度能量，在整个制动区域确保高摩擦系数，由此来缓和临近停止时的减速度。

发明内容

为了实现上述目的，本发明的电梯的紧急制动装置的特征在于，为了在整个制动区域以临近停止时的峰值减速度通过高初始摩擦系数而得到了缓和的平均的高减速度使电梯轿厢停止，在通过制动靴按压设置在升降通道内的导轨并在该导轨上进行滑动时，将该制动靴构造成多段结构，并且至少一段的制动靴采用能够获得高摩擦系数的铸铁等金属系材料制成，以提高初始摩擦系数，其他段的制动靴采用耐磨耗性和耐热性优异的陶瓷制成，以确保所需的制动力。

此外，3段的紧急制动装置的目的是为了满足同一制动靴必须能够确保连续进行两次制动的国外规格的要求，在上段制动靴设置能够在高速区域确保制动力的制动靴，上段制动靴的制动靴由具有耐磨耗性和耐热性的陶瓷材料来制成，仅使该制动靴在连续两次的制动中均滑动。也就是说，在连续制动中的第一次制动时，例如使上段制动靴和下段制动靴滑动，在连续制动中的第二次制动时，例如使上段制动靴和中段制动靴滑动。为了提高下段制动靴和中段制动靴的制动靴的初始摩擦系数，使用能够获得高摩擦系数的铸铁等材料。由于该铸铁材料会发生磨耗，所以仅进行一次滑动来吸收速度能量，由此将只在临近停止时变高的减速度朝着在整个制动范围内变得平均的方向控制。

发明效果

根据本发明，通过用高摩擦系数材料和耐磨耗耐热材料来构成电梯紧急制动装置的制动靴，能够提高制动靴的初始摩擦系数，并且能够提高整个制动区域的平均摩擦系数，能够缓和电梯轿厢临近停止时的峰值减速度，从而能够在确保乘客安全的同时，确保充分的制动性能。此外，还可应对国外规格的特性，能够实现确保用同一制动靴连续进行两次制动的特性。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的电梯的紧急制动装置的立体图。

图2是表示通常的紧急制动装置的基本结构的示意图。

图3A至图3C是表示通常的制动靴的表面形状的示意图。

图4是表示本发明的第一实施例的2段紧急制动装置的示意图。

图5A是表示本发明的第一实施例的制动靴的表面形状的示意图。

图5B是表示本发明的第一实施例的制动靴的磨耗后表面形状的示意图。

图6A是表示本发明的第一实施例的制动靴的表面形状的示意图。

图6B是表示本发明的第一实施例的制动靴的表面形状的示意图。

图6C是表示本发明的第一实施例的制动靴的表面形状的示意图。

图7是表示本发明的第二实施例的多段紧急制动装置的示意图。

图8A是表示本发明的第二实施例的多段制动靴的动作的示意图。

图8B是表示本发明的第二实施例的多段制动靴的动作的示意图。

图9A是表示本发明的第二实施例的制动靴背面坡度的示意图。

图9B是表示本发明的第二实施例的制动靴背面坡度的示意图。

图10A是表示本发明的第二实施例的制动靴磨耗状态的示意图。

图10B是表示本发明的第二实施例的制动靴磨耗状态的示意图。

图10C是表示本发明的第二实施例的制动靴磨耗状态的示意图。

图11是表示本发明的第三实施例的制动靴的示意图。

图12是表示通常的紧急制动装置的减速度特性数据的一例的曲线图。

图13是表示减速度作用时间特性的适当性判断等级的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示具有紧急制动装置的电梯轿厢的示意图。如图1所示，供乘客乘坐的电梯轿厢46通过多根吊索45与建筑物最上层的未图示的驱动系统连结。在图1中未示出门开闭机等外框等详细结构。

在升降通道的两侧设置有引导电梯轿厢46升降的一对导轨7。在电梯轿厢46的下端部，紧急制动装置6以能够夹住导轨7的方式设置。各紧急制动装置6通过未图示的连接机构连结。此外，省略了紧急制动装置6的框体等详细部分的图示。

图2是表示紧急制动装置的基本结构的示意图。如图2所示，紧急制动装置6以能够夹住导轨7的方式左右对称地构成。一对制动靴1的滑动面以能够夹住导轨7的方式大致平行地设置，与导轨7之间隔开微小的间隙。制动靴1具有侧面宽度朝向上方变窄的平滑的背面坡度，整体呈楔状。

为了将制动靴1移动到规定的位置，在引导构件11上设置有包括引导制动靴1移动的倾斜引导面的引导板8。引导构件11的内侧为与制动靴1的倾斜面平行的倾斜面，外侧的垂直面位于引导构件11与弹性体10之间。引导构件11的外周部如图1所示被与导轨7对置的一侧开放的U字形状的弹性体10围住。一对制动靴1、引导板8、引导构件11以及弹性体10收容在框体9内，在制动靴1的一端设置有保持构件5，该保持构件5与驱动紧急制动装置6的未图示的驱动装置连接，在紧急制动时将制动靴1朝上方提起。

以下，对紧急制动装置的动作进行说明。当电梯轿厢的移动速度达到超过额定速度的设定速度时，设置在最上层的未图示的速度感应装置(调速器)动作，一对制动靴1被保持构件5提起而夹入设置在电梯轿厢46两侧的升降通道壁上的导轨7。此时，制动靴1使U字形状的弹性体10展开而使其弹性变形，由此在导轨7与制动靴1之间产生摩擦力，使电梯轿厢46停止。该动作原理在图4以后所述的多段紧急制动装置的情况下也相同。

图3A至图3C是表示紧急制动装置的制动靴的普通的表面形状的示意图。图3A表示滚花型的表面形状，图3B表示横向槽型的表面形状，图3C表示埋设销型的表面形状。这些示例的表面形状在考虑了由所需弹力决定的面压、磨耗形态、切削粉末的排出、制动靴的材质、硬度等强度和制动特性以及摩擦系数的基础上根据电梯规格来决定。以下对本发明的实施例进行说明。

第一实施例

图4是表示本发明的第一实施例的2段紧急制动装置的示意图。在第一实施例中，利用紧固螺钉34对各个单元的框体9彼此紧固，将图2所示的紧急制动装置单元沿着上下方向重叠，由此来构成2段紧急制动装置33。在上下的制动靴1A、1B的一端设置有由用于驱动紧急制动装置33的未图示的驱动装置提起的保持构件5，上下的制动靴1A、1B大致同时被提起，从而利用楔子作用夹住导轨7。由此，在第一实施例中，由于设置了2个1段紧急制动装置，而每个1段紧急制动装置在左右各具有一对分别夹住导轨(2处)的制动靴(共4个制动靴)，所以总共能够获得8个制动靴的制动力，能够有效应对高速、大容量电梯的紧急制动。

根据本发明，通过活用紧急制动装置的多段结构，使得在高速区域也能够提高初始摩擦系数，由此能够提高整体的平均摩擦系数，能够抑制临近停止时发生过大的峰值减速度，能够抑制持续作用时间的增加，能够缓和紧急制动时对乘客产生的影响。

在2段制动靴中的任一方采用具有摩擦系数优异的表面形状以及材质的铸铁等的制动靴，在另一方的制动靴采用耐磨耗性和耐热性优异的陶瓷等的制动靴。

在第一实施例中，在上段制动靴1A采用陶瓷，在下段制动靴1B采用铸铁。在2段的实施例中，上段制动靴1A与表面因下段制动靴1B制动时产生的热而变得粗糙的导轨接触，摩擦系数μ下降，所以优选采用不易受到热影响的陶瓷。

图5A和图5B是表示铸铁制的制动靴的滑动面的磨耗变化的示意图。使用高摩擦系数的铸铁的制动靴1B的滑动面采用图5A所示的台阶状结构或者具有凸部P的结构。设置成台阶状结构的理由是为了满足“紧急制动装置能够连续进行两次制动动作”这一国外规格。也就是说，在同一制动靴的连续制动的第一次制动中，使滑动面的凸部P发生磨耗以确保制动，之后在连续制动的第二次制动中，如图5B所示，使通过磨耗而变得平坦的整个滑动面在导轨上滑动。此时，将磨耗量设定为磨耗后的滑动面依然能够与导轨保持接触的磨耗量。也就是说，将台阶状结构的高度设定成与第一次制动中的磨耗量相当的高度。

图6A至图6C表示滑动面具有凸部P或者台阶的制动靴的滑动面形状的示例。将图6A至图6C的制动靴1B至1D的表面形状与图3A至图3C的一例所示的根据电梯规格决定的滑动面的表面形状组合后应用于制动靴。

第二实施例

图7是表示本发明的第二实施例的由3段紧急制动装置构成的多段式紧急制动装置35的示意图。在第二实施例中，3段制动靴从上到下分别为上段制动靴100A、中段制动靴100B和下段制动靴100C。在第二实施例中，通过高初始摩擦系数来吸收速度能量，并且为了确保同一制动靴的连续两次的制动动作，构造成对各个制动靴的动作进行切换的多段式。在此，上段制动靴100A出于与第一实施例相同的理由采用陶瓷，中段制动靴100B和下段制动靴100C采用铸铁系材料。

在图7中，特征构件为中段制动靴100B，相对于上段制动靴100A和下段制动靴100C夹入导轨，在中段制动靴100B与导轨7之间特意设置了间隙，以形成中段制动靴100B不产生制动力的状态。中段制动靴100B的目的是在同一制动靴的连续制动的第二次制动中使用，其间隙量与连续制动的第一次制动中的下段制动靴100C的磨耗量相同。

图8A和图8B是表示第二实施例的动作状态的示意图。在第二实施例中，上段制动靴100A、中段制动靴100B和下段制动靴100C分别具有与第一实施例的制动靴的台阶状滑动面相同的功能。

在图8A所示的连续制动的第一次制动的动作状态中，通过上段制动靴100A和下段制动靴100C来确保制动力，另一方面，在图8B所示的连续制动的第二次制动的动作状态中，通过上段制动靴100A和中段制动靴100B来确保制动力。

在第二次制动的动作状态中，下段制动靴100C处于已经发生了磨耗的状态，与导轨之间存在空隙，在连续制动的第二次制动中不产生制动力。中段制动靴100B和下段制动靴100C由能够获得高摩擦系数的材质和被赋予了滑动面形状的铸铁等金属系材料构成，上段制动靴100A由能够确保连续制动的第一次制动和连续制动的第二次制动的制动力的耐磨耗性和耐热性优异的陶瓷来构成。

为了能够选择性地使限定在连续制动的第一次制动中使用的下段制动靴100C和限定在连续制动的第二次制动中使用的中段制动靴100B在导轨7上滑动，所以中段制动靴100B和下段制动靴100C采用不同的背面坡度。

在紧急制动装置中，在进行连续两次制动的制动试验时，不允许对各个机构进行单独调整，并且也不允许调整制动靴的提起行程。因此，在第二实施例的情况下，将在连续制动的第二次制动中使用的中段制动靴100B的背面坡度设定为锐角，以此来控制制动靴的制动行程。

图9A和图9B是表示制动靴的背面坡度与提起行程之间关系的示意图。如图9A所示，将制动靴与导轨之间的左右的间隙t设定为规定的尺寸。在制动靴的背面坡度为钝角θ1的情况下，与导轨7接触的行程为St1。另一方面，在背面坡度为锐角θ2的情况下，与导轨7接触的行程为St2。如图9A所示，背面坡度为锐角θ2时的行程St2比背面坡度为钝角θ1时的行程St1短。也就是说，能够切实地使中段制动靴比下段制动靴早开始进行制动。同样，弹簧的弯曲度也随着背面坡度的变化而变化，在背面坡度为锐角θ2时，弹簧制动力增大。

此外，如图9B所示，通过将制动靴的背面坡度设定为锐角θ2，能够降低紧急制动装置的整体高度(降低量为H)，能够缩短提起行程。

图10A至图10C是对利用了该制动靴背面坡度的特点的同一制动靴的连续制动中的第一次制动的磨耗状态进行说明的示意图。上段制动靴100A的背面坡度和下段制动靴100C的背面坡度均为钝角，在以规定的行程提起制动靴后，如图10A所示，只有上段制动靴100A和下段制动靴100C与导轨7接触。W0所示的状态是制动开始时的状态，此时处于制动靴100C的表面没有发生磨耗的状态。

此后，如图10B和图10C所示，由具有高初始摩擦系数的铸铁等制成的下段制动靴100C如W1、W2所示逐渐被磨耗掉，而制动性能则通过陶瓷制的上段制动靴100A得到了确保。此时，中段制动靴100B不与导轨7接触。

然后，在同一制动靴的连续制动的第二次制动动作中，由于下段制动靴100C处于被磨耗后的状态，所以不产生制动力。此时，通过间隙量与连续制动的第一次制动中的下段制动靴100C的磨耗量相等的中段制动靴100B来确保制动力。

在此，在上段制动靴100A采用陶瓷材料的目的是其具有优异的耐热性。一般来说，额定速度为1000m/min等级的紧急制动装置的制动靴与导轨之间的摩擦热超过1000℃。所产生的热量被分配给制动靴和导轨，并分别存储在制动靴和导轨中。由于随着滑动面的热量的温度增高，摩擦系数下降，所以在上段制动靴100A采用耐热性优异的陶瓷，使铸铁等制的下段制动靴和中段制动靴始终在没有受伤且处于低温状态的导轨上滑动，由此能够获得高摩擦系数。

第三实施例

图11是表示本发明的第三实施例的示意图。

制动靴1E是混合材料型制动靴，其滑动面采用能够获得高初始摩擦系数的铸铁等金属系材料M制成，在该滑动面埋设有具有耐磨耗性和耐热性的陶瓷C。在采用混合材料型制动靴的情况下，通过单体的制动靴，在制动开始的瞬间，由高摩擦系数的金属系材料M制成的制动靴的整个表面在导轨上滑动而吸收速度能量，在之后的制动中，通过没有被磨耗掉的陶瓷C来确保制动。

在采用混合材料型制动靴的情况下，虽然不容易满足由国外规格规定的同一制动靴的连续两次制动的条件，但能够应用于速度较低且装载量较轻的电梯规格。

图12是表示本发明需要解决的通常的紧急制动装置的减速度特性数据的一例的曲线图。图12的上半部分表示减速度，下半部分表示速度。在图12中，制动开始速度为电梯的额定速度540m/min的1.4倍即756m/min。此时的减速度峰值如图12的右上方所示，在临近停止时略微超出了2.5G。在日本和国外都将不会给人体带来影响的减速度条件设定为超过2.5G的减速度的持续时间不得超过0.04秒。

图13是表示该减速度作用时间特性的适当性判断等级的说明图。最近，随着超高层大楼的出现，需要扩大运送能力，要求电梯进一步提高速度和容量。已知在额定速度为540m/min时，减速度超出了2.5G。紧急制动装置的主要目的不仅是为了确保制动性能，而且还需要实现对人体影响作出了考虑的制动性能。图13的减速度曲线的下方区域表示人体所允许的减速度及其作用时间的范围。考虑到安全率，如上所述，将2.5G以上的减速度作用时间设定为0.04s/m以下。

在现有的电梯用紧急制动装置中，其制动靴只要能够确保一次制动就能够满足标准，但随着大楼朝高层化发展，电梯朝高速化和大容量化的电梯发展，并且要求满足国外规格即确保同一制动靴能够连续进行二次制动。

根据以上的技术背景，本发明使用两种物性不同的制动靴，将滑动面的形状设置成凸状、或者构造成多段式的紧急制动装置，由此能够利用高初始摩擦系数来吸收制动开始时的速度能量，能够提高整体的平均摩擦系数，能够缓和减速度作用时间，从而能够减轻对人体的影响。此外，能够确保充分的制动性能。

另外，在电梯用紧急制动装置中，能够提高整体的平均摩擦系数，能够缓和减速度作用时间，从而能够减轻对人体的影响。并且，通过提高平均摩擦系数，能够降低所需的弹力，能够实现装置的小型化。

附图标记说明如下：

1、1A、1B、1C、1D、1E、100A、100B、100C制动靴

5支承构件

6、33、35紧急制动装置

7导轨

10弹簧

P凸部

M金属系材料

C陶瓷

Claims (6)

1.一种电梯的紧急制动装置，其设置在沿着导轨升降的电梯轿厢上，且具有楔状的制动靴，所述导轨设置在升降通道内，所述制动靴具有通过弹簧被按压在所述导轨上而对所述电梯轿厢进行制动的背面坡度，所述制动靴由高摩擦系数材料和耐磨耗耐热材料构成，

其特征在于，

所述制动靴包括由所述高摩擦系数材料构成的制动靴和由所述耐磨耗耐热材料构成的制动靴，

所述电梯的紧急制动装置通过在所述导轨方向上组合多段该紧急制动装置而构成，

在各个制动靴之间切换如下所述的制动：所述制动是通过多段所述紧急制动装置中的各段紧急制动装置的所述制动靴与所述导轨的滑动接触来进行的。

2.如权利要求1所述的电梯的紧急制动装置，其特征在于，

在由所述高摩擦系数材料构成的制动靴的滑动面上设置有凸部，从而获得高初始摩擦系数。

3.如权利要求1所述的电梯的紧急制动装置，其特征在于，

由所述高摩擦系数材料构成的制动靴由包括铸铁或者铜系烧结合金在内的金属系材料构成，由所述耐磨耗耐热材料构成的制动靴由陶瓷构成。

4.如权利要求1所述的电梯的紧急制动装置，其特征在于，

作为所述紧急制动装置的在对所述电梯轿厢进行制动时先与所述导轨滑动接触的所述制动靴，采用由所述高摩擦系数材料构成的制动靴，作为所述紧急制动装置的后与所述导轨滑动接触的所述制动靴，采用由所述耐磨耗耐热材料构成的制动靴。

5.如权利要求1所述的电梯的紧急制动装置，其特征在于，

通过改变多段所述紧急制动装置中的各段紧急制动装置的所述制动靴与所述导轨之间的间隙，在各个所述制动靴之间切换如下所述的制动：所述制动是通过各段所述紧急制动装置的所述制动靴来进行的。

6.如权利要求1所述的电梯的紧急制动装置，其特征在于，

以每段所述紧急制动装置为单位改变多段所述紧急制动装置中的各段紧急制动装置的所述制动靴的背面坡度，由此来划分制动力的动作分布。