CN104583632A - 制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制动器和用于控制制动器的方法。制动器包括：基部(1)；以可移动的方式支撑在基部上的制动件(2)，该制动件被配置成在制动位置与释放位置之间移动；弹簧(5)，利用该弹簧的弹簧力可以使制动件(2)落下至制动位置；用于限制制动件(2)的脱离运动的初始位置的可动支撑构件(3)；以及还有可控的致动器(11)，该致动器被机械地连接至前述支撑构件(3)并且被配置成使制动件的脱离运动的初始位置相对于制动位置移位。

Description

制动器
技术领域
本发明涉及制动器并且更特别地涉及待用作安全装置的制动器的控制机构。
背景技术
在电梯提升机中，例如，与提升机的转动部件机械地接合的机械制动器通常地使用作为制动装置。在结构上，机械制动器可以是例如闸瓦式制动器(shoe brake)、鼓式制动器(drum brake)或盘式制动器(disk brake)。
机械制动器一般包括弹簧，该弹簧推动设置有制动垫的制动件抵靠转动部件的制动表面，以对提升机的转动部件的运动进行制动。机械制动器一般还包括电磁体，利用该电磁体，将设置有磁芯的制动件抵抗弹簧的推力拉动至制动器的远离制动表面的释放位置。通过断开机械制动器的电磁体的电流供给而使机械制动器落下，在该情况中，电磁体的吸引力终止并且制动器中的弹簧将设置有制动垫的制动件从脱离(drop out)运动的初始位置推动至抵着转动部件的制动表面的制动位置。
在运行期间，使电流连接至电磁体，在该情况中，制动件处于释放位置并且电梯轿厢能够在电梯井道中上下移动。
随着电磁体的电流减小，由弹簧施加的推力最终超过电磁体的吸引力，并且制动件移位至制动位置。由于力的不平衡的原因，制动垫撞抵机器的转动部件的制动表面。当制动器打开时，电磁体在制动件上再次施加与弹簧的推力相反的方向上的力。当由电磁体施加在制动件上的力增加至大于弹簧力时，制动器的基部与制动件之间的气隙闭合，并且电枢部件撞抵基部。
发明内容
发明目的
当制动器被启动或打开时制动器的部件的彼此抵抗的碰撞很可能引起干扰噪声。噪声问题可以通过将例如单独的阻尼器添加至基部与制动件之间的气隙来补救，该阻尼器在制动器打开时防止基部与制动件的相对表面之间直接接触。阻尼器可以由诸如橡胶或聚氨酯等的弹性材料制成；阻尼器还可以用诸如螺旋弹簧或盘形弹簧等的尺寸适于该目的的单独的弹簧来实现。
存在着与上述制动器的阻尼器的使用有关的缺陷。特别是，由橡胶或聚氨酯制成的阻尼器的使用寿命很短并且强烈地取决于操作温度。为了防止发热，制动器的电磁体的励磁绕组往往必须尺寸过大。
阻尼器可以布置在基部与制动件之间的气隙中，在该情况中，制动器的磁路的磁阻增加并且电磁体的电流要求同时增加。另一方面，对电梯的能量消耗正在给予越来越多的关注，从而还应该能够降低制动器的电磁体的能量消耗。
因此发明的目的是公开一种制动器的改进结构，该结构特别适于用作电梯的机械安全装置。发明的目的是解决特别是制动器的噪声问题。发明的一个目的是降低制动器的能量消耗。发明的一个目的是解决与制动器的发热有关的问题。发明的一个目的是公开一种制动器，利用该制动器能够与现有技术相比更加精确地调节和改变制动力。发明的一个目的是公开一种制动器，在该制动器的控制机构中，与现有技术相比用更小的组成部件达到了必要的动力产生。
为达到这些目的，发明公开了根据权利要求1的制动器、根据权利要求9的电梯系统、根据权利要求12的方法以及还有根据权利要求14的方法。发明的优选实施例描述在从属权利要求中。一些发明性实施例以及各种实施例的发明性组合也呈现在本申请的描述性部分和附图中。
发明内容
根据本发明的制动器包括：基部；以可移动的方式支撑在基部上的制动件，该制动件被配置成在制动位置与释放位置之间移动；弹簧，利用该弹簧的弹簧力可以使制动件从脱离运动的初始位置落下至制动位置；用于限制制动件的脱离运动的初始位置的可动支撑构件；并且还有可控的致动器，该致动器被机械地连接至前述支撑构件并且被配置成使制动件的脱离运动的初始位置相对于制动位置移位。前述弹簧还可以由数个弹簧、例如彼此连接的数个盘形弹簧组成。制动位置意味着布置处于该位置的制动件压抵待制动的部件，对其运动进行制动和/或防止待制动的部件的起动。相应地，布置处于释放位置的制动件不对待制动的前述部件进行制动和/或不防止待制动的部件的起动。脱离运动的初始位置意味着制动器的脱离移动发生之前、脱离移动开始时制动件所在的位置。
根据本发明，以利用由致动器实现的预定运动曲线的受控方式，通过使脱离运动的初始位置/处于脱离运动的初始位置的制动件从释放位置移位至制动位置，利用该曲线，防止了制动器的表面的彼此抵靠的碰撞以及由该碰撞产生的干扰噪声，从而能够无声地启动制动功能。同样，以利用由致动器实现的预定运动曲线的受控方式，通过使脱离运动的初始位置/处于脱离运动的初始位置的制动件从制动位置移位至释放位置，能够无声地释放制动器。
同时，用脱离设备确保了制动器的安全操作，当检测到操作异常/可能的危险而立即控制触发部件时，该脱离设备使制动件落下以从脱离运动的初始位置移位至制动位置。结果，在电梯的正常操作期间，能够用致动器无声地控制根据发明的电梯的制动器，并且当检测到电梯的操作异常时能够使制动器落下，在该情况中，制动件移位至制动位置并且制动在当制动件由于弹簧力的效果而撞击制动表面时尽可能快地起动。在电梯的操作异常中由制动件的释放产生的干扰噪声能够被接受，因为在该情况中比噪声麻烦更重要的是提供电梯的安全性以及尽可能快且可靠地提供制动起动。由于上述安全性和可靠操作的原因，根据本发明的制动器还适于作为电梯的机械安全装置使用。
本发明的第二方面涉及电梯系统，根据发明的制动器被装配至所述电梯系统。
本发明还涉及用于控制根据发明的制动器的方法。在方法中，确定电梯的操作模式，并且还在电梯的正常操作期间通过利用致动器使制动件的脱离运动的初始位置移位来控制制动器。
还可以通过利用致动器改变制动力而用根据发明的制动器来调节电梯的紧急停止期间的减速度。结果，本发明使得能够实现以下技术方案：其中，形成移动曲线、更优选地为速度曲线，根据该曲线，能够与电梯的紧急停止相关地使电梯轿厢的移动安全地停止，并且还通过用致动器调节制动力将电梯轿厢的移动朝向前述移动曲线改变而使电梯轿厢停止。该技术方案使得电梯轿厢的移动能够以受控的方式并且以充分低的减速度停止，在该情况中，与紧急停止相关地危险大的减速度力不会施加在电梯轿厢中的乘客上。在本发明的优选实施例中，前述移动曲线被形成为使电梯轿厢的速度从减速度的起始点开始当电梯轿厢到达即将停止的楼层时减速至零。在该情况中，电梯乘客能够迅速地转移至停止楼层并且他们也能够迅速地离开电梯，而不管电梯的在操作上的异常状况。如果在利用电梯的运行期间发生了为安全性或其它原因防止该运行继续的操作异常类型，则有必要执行电梯的紧急停止。该类型的操作异常可以是例如电力中断或者进入到电梯井道的电梯井道的入口打开。
根据本发明的制动器优选地是电梯的提升机的机械制动器，或者是与电梯轿厢一起移动并且以叉状方式与电梯轿厢和/或对重的导轨上的制动表面接合并抵靠制动表面制动的轿厢制动器。
根据本发明的制动器还可以用作自动扶梯的或自动人行道的驱动机械的机械制动器。另外，可以通过将制动器叉配置为与自动扶梯/自动人行道的移动的路径夹紧附接而将根据发明的叉型轿厢制动器应用为自动扶梯或自动人行道的制动器。
借助于一些实施例的以下描述将更好地理解前述概要以及在下面呈现的发明的附加特征和附加优点，所述描述不限制发明的应用的范围。
附图说明
图1a至图1c呈现了电梯的提升机的根据发明的实施例的闸瓦式制动器。
图2呈现了电梯的提升机的根据发明的实施例的制动器。
图3图示了电梯的制动器的根据发明的实施例的控制方法。
具体实施方式
图1a至图1c呈现了处于如下不同操作状况的电梯的提升机的闸瓦式制动器，使得：
图1a呈现了与电梯的正常操作相关地启动制动器以对电梯的提升机进行制动的状况，
图1b呈现了与电梯的正常操作相关地释放制动器的状况，并且
图1c呈现了作为电梯的操作异常的结果使制动器落下并且已经发生了制动器的脱离运动的状况。
还可以将根据图1a至图1c的制动器控制机构装配至盘式制动器，而不是闸瓦式制动器，例如使得制动盘的相反侧上的制动件中的一个被配置成用根据图1a至图1c的控制机构来控制。
电梯的提升机意味着一种驱动装置，利用该驱动装置基于电梯乘客给出的电梯呼叫对电梯轿厢在电梯井道中沿上下方向进行驱动。如现有技术中一般已知的那样，用于驱动电梯轿厢所需的驱动力经由电梯轿厢与提升机的转动曳引轮之间的绳传动或带传动来传动。
图1a至图1c的闸瓦式制动器包括被附接至提升机的框架的基部1。另外，制动器包括被以可移动的方式支撑在基部上的制动器闸瓦2。制动器包括在基部1与制动器闸瓦2之间产生推力的弹簧5，该推力将包括在制动器闸瓦2中的制动垫压成与制动表面16接触。制动器还包括抵抗弹簧5的推力的铰接式反力元件(counterforce element)9，该元件经由杆臂3与制动器闸瓦2接合。从功率源21接收其电力供给的电磁体8被与反力元件9相关地装配。附接至基部1的电磁体8在反力元件9的铰接合上施加吸引力，该力防止反力元件9的弯曲。
在电梯的正常操作期间用电动马达11控制制动器。电动马达11的转动轴14被连接至偏心调节部件15，该部件经由轴承被连接至支撑件20，该支撑件进一步被用铰接合连接至杆臂3并且经由杆臂3被连接至制动器闸瓦2，使得当利用电动马达11使转动轴14转动时，制动器闸瓦2在根据图1b的释放位置与根据图1a的制动位置之间移动。通过使制动器闸瓦2从根据图1b的释放位置移位至根据图1a的制动位置来启动制动器，在该制动位置中，制动器闸瓦上的制动垫压抵提升机的转动部件的制动表面16，以对提升机的曳引轮的移动/电梯轿厢的移动进行制动。相应地，通过使制动器闸瓦2从根据图1a的制动位置移位至根据图1b的释放位置来打开制动器。电动马达被控制成使得：在制动器闸瓦2的移动曲线中，制动器闸瓦2的正要与制动表面碰撞前的速度如此地小以至于没有产生可能打扰电梯乘客或建筑物的其它用户的来自碰撞的噪声。用于利用电动马达控制制动器的要求是在于防止反力元件9的弯曲。电动马达可以是直流马达或交流马达。在一些实施例中，电动马达11是包括了具有磁化的永磁体的转子的无刷直流马达，并且该马达11用实施了用于制动器闸瓦2的预定移动曲线的频率转换器来控制。在一些实施例中，交流马达11可以用合适的开关、诸如用继电器或接触器等被直接连接至供给交流电的网络，并且通过控制前述开关而将交流马达11的相位连接至交流网络的相位而利用交流马达11使制动器闸瓦2移动。
在电梯的操作异常中，通过利用起到触发部件作用的开关13断开电磁体8的电流供给而使制动器落下。当断开电流供给时，反力元件9弯曲并且反力元件9的抵抗弹簧5的推力的力作用停止，在该情况中，制动器闸瓦2由于弹簧力的作用以最大可能的速度从由偏心调节部件15、支撑件20、杆臂3以及反力元件9限制的脱离运动的初始位置移位至压抵制动表面16以对提升机的移动进行制动的根据图1c的位置。结果，当使制动器落下时，从根据图1a或图1b的脱离运动的初始位置开始总是结束在根据图1c的状况。应该注意的是，还是在图1a中，制动器闸瓦处于抵着提升机的制动表面16接合的制动位置；然而，根据图1c的状况与图1a的状况的不同之处在于，与未使制动器落下并且制动器闸瓦2因此仍处于脱离运动的初始位置的图1a中的状况不同，在图1c的状况中，制动器落下并且在该情况中不再能够再次利用电动马达11来打开制动器。利用电动马达11来控制制动器仅当制动器闸瓦处于脱离移动的初始位置时是可能的。结果，利用电动马达11再次打开已落下的制动器要求将偏心调节部件15转换至根据图1a的位置并且将电流连接至电磁体8。供给至电磁体8的电流在图1a的状况中是连接的，因为在该情况中，反力元件9已变直使得反力元件9的铰接合位于电磁体8附近并且电磁体的电流要求较小。当电磁体8的电流被连接时，反力元件9的抵抗弹簧力的能力恢复并且制动器闸瓦移位至脱离运动的初始位置。由于上述原因，图1c的状况因此也是故障防护使得电动马达的或电动马达的控制装置的误动作不能导致制动器的错误打开。
在电梯的操作异常时使制动器落下，此时电梯的安全性要求利用弹簧力的制动器的迅速启动。该类型的操作异常可以例如是电梯的紧急停止、利用伺服驱动的电梯的停止、利用救援驱动的电梯的停止、由于电力中断原因的电梯的停止并且还与电梯轿厢的精确平层相关。正常情况下因为电梯的安全电路中的安全开关的打开而检测到操作异常。
电动马达11的传动可以被选择成使得当偏心调节部件15旋转180度打开或关闭制动器时电动马达的轴转动多圈。在该情况中，电动马达的扭矩要求较小并且能够减小电动马达11的大小。用于防止反力元件9的弯曲的电磁体8的所需吸引力很小，由于该原因，电磁体8还可以在其尺寸制作上是小的。这例如在为了增加安全性而将根据图1a至图1c的实施例的两个机械制动器装配至同一提升机的那些电梯系统中是有用的。
在电梯的静止期间，通过在制动器已经首先用电动马达11启动了之后断开电磁体8的电流供给使制动器落下，能够降低制动器的能量消耗。在该情况中，下一次通过使偏心调节部件15转换成根据图1a的位置并且将电流供给至电磁体8来打开制动器，由此切换至脱离运动的初始位置。这之后，通过用电动马达11打开制动器而使状况从图1a的状况切换至图1b的状况。
图2概略地呈现了电梯的提升机的根据发明的实施例的制动器。根据图2的操作原理的制动器可以是例如鼓式制动器、闸瓦式制动器、盘式制动器或者以叉状物方式(prong-like)与导轨接合以对电梯轿厢的移动进行制动的电梯轿厢的轿厢制动器。制动器包括附接至提升机的框架的框架部件1。另外，制动器包括以可移动的方式被支撑在框架部件1上的制动件2，以及在被支撑于框架部件1上的状态下推动附接至制动件2的制动垫抵靠提升机的转动部件的制动表面16的弹簧5。制动件2包括磁芯，并且框架部件1包括电磁体10，供给至该电磁体的电流在框架部件1与制动件2之间产生吸引力。
为使在电梯的正常操作期间控制制动器会是可能的，必须通过将电流供给至制动器的电磁体10而将制动件2朝向框架部件1拉动。在电磁体的吸引力的作用下，制动件2压抵螺钉3。这之后，在电梯的正常操作期间，用马达11、用螺线管11与杆臂的组合或者招致用于使螺钉3旋转的旋转运动的其它这样的致动器11来控制制动器。旋转运动使螺钉3移动，借助于螺钉3当螺钉移动远离开制动表面16时将制动件2移位至释放位置，并且当螺钉朝向制动表面16移动时移位至制动位置，此时制动件2最终压抵制动表面16。因此，可以利用致动器11的控制使制动件以低速移动，这降低了由制动器的操作产生的噪声。
在电梯的操作异常时，如图2中所呈现的，通过用开关13断开电磁体10的电流供给而使制动器落下。当断开电流供给时，电磁体10的抵抗弹簧力的作用终止，并且弹簧5将制动件2从由螺钉3限制的脱离运动的初始位置推动至抵靠制动表面16的制动位置。这之后，在通过将电流再次供给至电磁体10而将脱离状况复位之前，不能用致动器11打开制动器。
可以在电梯的静止期间通过在制动器首先已经用致动器11启动了之后断开电磁体10的电流供给使制动器去激励来降低制动器的能量消耗。在该情况中，下一次当打开制动器时，必须首先通过将电流供给至电磁体10而将脱离状况复位，这之后能够通过用致动器11控制来打开制动器。
图3呈现了根据例如图1或图2的实施例的制动器的一个控制方法。在图3中标记的时间t1处，发生电力中断，在该情况中，电梯的安全系统执行紧急停止。电梯控制单元计算用于电梯轿厢的从减速度的起动时刻的速度基准，根据该基准，能够用充分低的减速度将电梯的移动减速，使得电梯轿厢最终停止在沿驱动方向上即将停止的楼层；停止时间t2也标记在图3中。充分低的减速度优选地意味着具有不超过约3m/s2的值的减速度；然而，如果电梯轿厢可能会以其它方式处于与电梯井道的端部或者与电梯井道中的物体碰撞的危险中，则减速度也可以稍微大于该值(约6m/s2或更小)。
电梯控制单元将电梯轿厢的测量速度(例如，提升机的曳引轮的测量速度)与速度基准进行比较并且基于该比较控制致动器11。可以通过用致动器11控制制动器将电梯轿厢的测量速度朝向速度基准调节，使得通过利用致动器11使处于脱离运动的初始位置的制动器闸瓦/制动件2比以前更强烈地压抵制动表面16来增加电梯轿厢的减速度，在该情况中，随着摩擦增加，电梯轿厢的速度比以前更快地减小；相应地，通过利用致动器11减轻制动器闸瓦/制动件2压抵制动表面16所使用的力，降低电梯轿厢的减速度。以该方式，通过改变电梯轿厢的减速度，将电梯轿厢的速度朝向速度基准调节，使得电梯轿厢根据速度基准停止在停止楼层并且乘客能够离开电梯轿厢。
如果电梯轿厢的测量速度超过速度基准所允许的值，则电梯控制单元通过开关13将制动器断开，在该情况中，反力元件9/电磁体10的抵抗弹簧力的作用终止，通过弹簧力使制动器闸瓦/制动件2压抵制动表面16并且电梯轿厢尽可能快地停止。
在一些实施例中，用于制动器的断开的单独的电子监控单元被装配到电梯系统内，该电子监控单元监视由电梯控制单元执行的并且遵循速度基准的紧急停止，并且如果在这样的情况中的电梯轿厢的速度超过速度基准所允许的值，则通过打开开关13将制动器断开。
电梯控制单元/电子监视单元在电力中断期间例如从电池接收其操作电力。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，发明的不同实施例不限于上述示例，而是它们可以在下面呈现的权利要求的范围内变化。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，代替用于使制动件移动的可转动的螺钉3，也可以使用直线移动的支撑构件3。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够以受控的方式修改的脱离运动的初始位置也可以例如通过调节基部的制动件的形状或长度以使得在脱离运动的初始位置中制动件与制动位置相距的距离改变来达到。在该情况中制动件/基部可以例如是使得部件连续地位于脱离运动的方向上并且它们之间的距离可用合适的调节部件来改变的两个部件。

Claims (15)

1.一种制动器，包括：
基部(1)；
以可移动的方式支撑在所述基部上的制动件(2)，所述制动件被配置成在制动位置与释放位置之间移动；
弹簧(5)，利用所述弹簧的弹簧力能使所述制动件(2)从脱离运动的初始位置落下至所述制动位置；
其特征在于，所述制动器包括用于限制所述制动件(2)的所述脱离运动的所述初始位置的可动支撑构件(3，20)；
并且其特征在于，所述制动器包括可控的致动器(11)，所述致动器被机械地连接至前述支撑构件(3)并且被配置成使所述制动件的所述脱离运动的所述初始位置相对于所述制动位置移位。
2.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述致动器(11)被配置成使处于所述脱离运动的所述初始位置的所述制动件(2)相对于所述制动位置移位。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的制动器，其特征在于，所述致动器(11)被配置成通过使所述脱离运动的所述初始位置移位而使处于所述脱离运动的所述初始位置的所述制动件(2)从所述释放位置移位至所述制动位置。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的制动器，其特征在于，所述致动器(11)被配置成通过使所述脱离运动的所述初始位置移位而使而使处于所述脱离运动的所述初始位置的所述制动件(2)从所述制动位置移位至所述释放位置。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的制动器，其特征在于，所述制动器包括抵抗所述弹簧力起作用的反力元件(9，10)，用于将所述制动件保持在所述脱离运动的所述初始位置。
6.根据权利要求5所述的制动器，其特征在于，所述制动器包括被连接至所述反力元件(9，10)的力产生机构的触发部件(8，13)；
并且其特征在于，所述触发部件(8，13)被配置成通过减小所述反力元件(9，10)的力作用而使所述制动件(2)从所述脱离运动的所述初始位置落下至所述制动位置。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的制动器，其特征在于，所述致动器(11)是电动马达，所述电动马达的框架被附接至所述制动器的所述基部(1)。
8.根据权利要求7所述的制动器，其特征在于，所述电动马达的转动轴(14)被连接至偏心调节部件(15)，所述偏心调节部件用铰接合连接至支撑构件(3)，使得当所述电动马达的所述转动轴(14)旋转时所述支撑构件(3)移动。
9.一种电梯系统，其特征在于，所述电梯系统包括用于制动电梯轿厢的移动的根据权利要求1至8中的任一项所述的制动器。
10.根据权利要求9所述的电梯系统，其特征在于，所述触发部件(8，13)被配置成与所述电梯的操作异常相关地使所述制动件(2)落下。
11.根据权利要求9或10所述的电梯系统，其特征在于，所述电梯的所述制动器被配置成在所述电梯的正常操作期间利用致动器(11)来控制。
12.一种用于控制根据权利要求1至8中的任一项所述的制动器的方法，在所述方法中：
-确定电梯的操作模式
其特征在于，
-在所述电梯的正常操作期间通过利用所述致动器(11)使所述制动件(2)的所述脱离运动的所述初始位置移位来控制所述制动器。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：
-当检测到所述电梯的操作异常时，使所述制动件(2)从所述脱离运动的所述初始位置落下至制动位置。
14.一种用于在电梯的操作异常中控制所述电梯的根据权利要求1至8中的任一项所述的制动器的方法，其特征在于：
-用致动器调节制动力。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：
-形成运动曲线，根据所述曲线，能够与所述电梯的紧急停止相关地使电梯轿厢的移动安全地停止，
-通过用所述致动器调节所述制动力来将所述电梯轿厢的移动朝向前述运动曲线改变而使所述电梯轿厢停止。
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