CN104609276A - 一种电梯限速器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯限速器及其控制方法，其特征是：在机架的两侧板上利用轴承支承转轴；在转轴上固定设置限速器轮盘，在限速器轮盘的上半轮槽中缠绕钢丝绳，电梯轿厢的移动通过钢丝绳利用摩擦力带动限速器轮盘与转轴一同转动；在转轴上通过轴承套装有棘轮，棘轮可以绕轴旋转，以光电编码器检测限速器轮盘的转速；与棘轮配合设置有棘爪，在限速器轮盘的轮辐上固定设置步进电机，由步进电机控制棘爪的转动；设置由连杆驱动的制动机构，以制动机构与限速器轮盘共同对钢丝绳形成夹持实施制动。本发明限速结构简单、运转可靠。

Description

一种电梯限速器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电梯限速器及其控制方法。

背景技术

电梯是空间垂直运行的交通工具，电梯的可靠运行对乘客和货物的安全至关重要。控制电梯在额定速度内安全运行的主要部件是电梯的限速器，限速器是每部电梯必备的安全保障部件。当电梯运行超速失控，例如曳引钢丝绳断裂或电梯控制系统出现故障时，限速器应该立即动作，发出紧急停止信号，并通过限速器带动钢丝绳拉动安全钳，把电梯轿厢制停在运行轨道上，及时避免事故的发生。

现有技术中的电梯限速器多为纯机械控制的，主要由限速器轮、离心装置、钢丝绳和夹绳机构等组成。在限速器轮的轮盘上装有两个离心甩块，用弹簧将其拉向限速器轮轴方向。当钢丝绳在轿厢驱动下带动限速器轮旋转时，由于离心力的作用，两个离心甩块便要克服弹簧的拉力而向外摆动，速度越高，其摆角越大。当轿厢以正常速度运行时，离心甩块的摆角不足以使急停开关和限速器夹绳机构产生动作。一旦轿厢运行速度达到其额定速度的115％时，离心甩块便通过联动机构使急停开关产生动作，通过电梯控制系统促使电梯停止运行。如果电梯控制系统因失灵而没能使电梯产生急停，这时轿厢可能会继续加速，当达到额定速度的120％～140％时，限速器的夹绳机构便会产生动作，夹绳块将钢丝绳夹持在绳槽中，钢丝绳又拉动安全钳产生动作，最终将轿厢制停在导轨上。这种机械式电梯限速器正被广泛使用，但其存在以下缺点：

1、机械结构复杂，动作速度不精确，只能调整在某一速度范围之内。

2、动作速度需要定期校验，否则不能保证可靠触发。电梯使用环境的温度、湿度、粉尘和腐蚀性气体等，可能会使限速器的机械动作速度降低甚至使得机构产生锈蚀，弹簧也会因拉伸和压缩而产生疲劳，诸多因素将会导致限速器的动作速度变慢。当电梯超速运行时，制动滞后甚至失效，从而有可能造成人身事故或财产损失，所以要定期地使用专门的仪器对机械式电梯限速器的动作速度进行校验，这种动作速度的校验工作量大、操作繁琐、精确度低。

3、在限速器产生限速动作后，需要手动将急停开关和机械触发机构进行复位，增加了维护上的繁琐性。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种电梯限速器及其控制方法，以简化机械结构，提高限速动作的影响速度，提高速度测量的准确性，提高精度的稳定性，同时，能适当延长其动作速度校验的周期，在保障安全的同时，降低维护上的繁琐程度。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明电梯限速器的结构特点是：

设置由两侧板和底板构成的“U”型机架，在所述机架的两侧板上利用第一轴承和第二轴承支承转轴；在所述转轴上固定设置限速器轮盘，在所述限速器轮盘的上半轮槽中缠绕钢丝绳，电梯轿厢的移动通过所述钢丝绳利用摩擦力带动所述限速器轮盘与转轴一同转动；在所述转轴上通过第三轴承套装有棘轮，所述棘轮可以绕轴旋转，所述棘轮位于限速器轮盘和机架的一侧板之间；在所述转轴上设置光电编码器，以所述光电编码器检测限速器轮盘的转速；

设置卡合机构，包括与所述棘轮配合设置的棘爪以及在所述限速器轮盘的轮辐上固定设置的步进电机，棘爪的转轴与所述步进电机的转轴固定连接，由步进电机控制所述棘爪的转动；

设置连杆，所述连杆的前端套装在第三固定轴上，并可绕所述第三固定轴旋转，所述第三固定轴是固定设置在限速器轮盘的偏心位置上的销轴，所述连杆的尾端与制动机构相连接；以所述制动机构与所述限速器轮盘共同对钢丝绳形成夹持实施制动；

设置测控单元，所述测控单元根据光电编码器检测获得的限速器轮盘的转速判断电梯轿厢的移动速度，并在电梯轿厢的移动速度超过设定值时输出限速控制信号实施限速。

本发明电梯限速器的结构特点也在于：所述制动机构包括缓冲弹簧、压绳块支架和压绳块，所述连杆的尾端通过缓冲弹簧与压绳块支架相连接，所述压绳块通过第一固定轴安装在压绳块支架上并可绕第一固定轴转动，所述压绳块支架通过第二固定轴支承在限速器机架上并可绕所述第二固定轴转动，转动的压绳块支架可以抵压在限速器轮盘的外周，并与所述限速器轮盘共同对钢丝绳形成夹持。

本发明电梯限速器的结构特点也在于：在所述转轴上设置磁电机和导电滑环，相应设置整流器件和储能单元，利用所述转轴的转动输出电能。

本发明电梯限速器的结构特点也在于：所述光电编码器的定子固定在机架的外侧、光电编码器的转子与转轴固定连接。

本发明电梯限速器的控制方法的特点是：

设置在电梯轿厢的移动速度达到电梯额定速度的115％时，由所述测控单元输出第一限速控制信号，以所述第一限速控制信号作为电梯主控系统的急停控制信号；

设置在电梯轿厢的移动速度达到电梯额定速度的120％时，由所述测控单元输出第二限速控制信号，以所述第二限速控制信号作为步进电机的启动信号，由步进电机带动棘爪转过设定的角度，使得棘爪与棘轮卡合，并由棘爪推动棘轮转动，棘轮的转动通过连杆带动压绳块支架绕第二固定轴转动，由压绳块绕第一固定轴转动并与限速器轮盘以夹持的形式锁定钢丝绳；

设置反馈控制，通过测控单元在故障解除之后输出复位信号，使所述步进电机反向转动并带动棘爪解除与棘轮的卡合，实现复位。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、机械结构简单，本发明抛弃了纯机械式限速器的离心甩块机构，使得限速结构变得简单，运转更加可靠；

2、速度测量准确，本发明中轿厢移动速度是由光电编码器通过单片机进行采集的，选择适当分辨力的光电编码器，即可保证速度测量的准确度；

3、动作速度稳定，本发明中只要光电编码器和步进电机工作正常，限速器的动作速度就不会改变，因此其校验周期可以适当延长；

4、自适应范围宽本发明限速器通过参数设定可以适应不同的电梯额定速度和限速器轮槽节圆直径，弥补了纯机械式限速器的不足；

5、显示轿厢速度，本发明限速器在工作过程实时显示电梯轿厢的移动速度，利于监控；

6、自带工作电源，本发明在工作过程不需外接市电，在停电的情况下仍可正常工作，由限速器轮盘转动时带动磁电机自发电，经过整流后向可充电电池充电，由可充电电池给限速器整机连续供电；

7、自动解除限位，本发明限速器在完成卡合限位后可与电梯主控系统交换信息，并可自动控制卡合机构分离，解除限位动作，使限速器恢复常态。

附图说明

图1为本发明中棘爪与棘轮未卡合时的侧视结构示意图；

图2为本发明中棘爪与棘轮发生卡合时的侧视结构示意图；

图3为本发明俯视结构示意图；

图4为本发明爆炸结构示意图。

图中标号：1限速器轮盘、2棘爪、3步进电机、4导电滑环、5连杆、6压绳块支架、7缓冲弹簧、8压绳块、9机架、10第二固定轴、11第一固定轴、12棘轮、13光电编码器、14转轴、15第三固定轴、16磁电机、17端子排、18第一轴承、19第二轴承、20第三轴承。

具体实施方式

参见图1、图2、图3和图4，本实施例中电梯限速器的结构形式是：

设置由两侧板和底板构成的“U”型机架9，在机架9的两侧板上利用第一轴承18和第二轴承19支承转轴14；在转轴14上固定设置限速器轮盘1，在限速器轮盘1的上半轮槽中缠绕钢丝绳，电梯轿厢的移动通过钢丝绳利用摩擦力带动限速器轮盘1与转轴14一同转动；在转轴14上通过第三轴承20套装有棘轮12，棘轮12可以绕轴14旋转，棘轮12位于限速器轮盘1和机架9的一侧板之间；在转轴14上设置光电编码器13，光电编码器13的定子固定在机架9的外侧，光电编码器13的转子与转轴14固定连接，以光电编码器13检测限速器轮盘1的转速。

设置卡合机构，包括与棘轮12配合设置的棘爪2以及在限速器轮盘1的轮辐上固定设置的步进电机3，棘爪2的转轴与步进电机3的转轴固定连接，由步进电机3控制棘爪2的转动。

设置连杆5，连杆5的前端套装在第三固定轴15上，并可绕第三固定轴15旋转，第三固定轴15是固定设置在限速器轮盘1的偏心位置上的销轴，连杆5的尾端与制动机构相连接，以制动机构与限速器轮盘1共同对钢丝绳形成夹持实施制动。

设置测控单元，测控单元根据光电编码器13检测获得的限速器轮盘1的转速判断电梯轿厢的移动速度，并在电梯轿厢的移动速度超过设定值时输出限速控制信号实施限速。

如图1和图4所示，本实施例中制动机构包括缓冲弹簧7、压绳块支架6和压绳块8，连杆5的尾端通过缓冲弹簧7与压绳块支架6相连接，压绳块8通过第一固定轴11安装在压绳块支架6上并可绕第一固定轴11转动，压绳块支架6通过第二固定轴10支承在限速器机架9上并可绕第二固定轴10转动，转动的压绳块支架6可以抵压在限速器轮盘1的外周，并与限速器轮盘1共同对钢丝绳形成夹持。

本实施例中，在转轴14上设置磁电机16和导电滑环4，相应设置整流器件和储能单元，利用转轴14的转动输出电能，在电梯升、降的工作过程中，由磁电机16发电并由储能单元进行储能，并通过端子排17和导电滑环4为步进电机3等提供工作电源，使得限速器不依赖于外接市电。

本实施例中电梯限速器的控制方法是：

设置在电梯轿厢的移动速度达到电梯额定速度的115％时，由测控单元输出第一限速控制信号，以第一限速控制信号作为电梯主控系统的急停控制信号；

设置在电梯轿厢的移动速度达到电梯额定速度的120％时，由测控单元输出第二限速控制信号，以第二限速控制信号作为步进电机3的启动信号，由步进电机3带动棘爪2转过设定的角度，使得棘爪2与棘轮12卡合，并由棘爪2推动棘轮12转动，棘轮12的转动通过连杆5带动压绳块支架6绕第二固定轴10转动，由压绳块8绕第一固定轴11转动并与限速器轮盘1以夹持的形式锁定钢丝绳；

设置反馈控制，通过测控单元在故障解除之后输出复位信号，使步进电机3反向转动并带动棘爪2解除与棘轮12的卡合，实现复位。

本实施例中，根据限速器轮盘的轮槽节圆直径以及光电编码器的输出信号可以实时获得电梯轿厢的移动速度，进一步设置显示模块即可实现电梯轿厢移动速度的实时显示。

Claims (5)

1.一种电梯限速器，其特征是：

设置由两侧板和底板构成的“U”型机架(9)，在所述机架(9)的两侧板上利用第一轴承(18)和第二轴承(19)支承转轴(14)；在所述转轴(14)上固定设置限速器轮盘(1)，在所述限速器轮盘(1)的上半轮槽中缠绕钢丝绳，电梯轿厢的移动通过所述钢丝绳利用摩擦力带动所述限速器轮盘(1)与转轴(14)一同转动；在所述转轴(14)上通过第三轴承(20)套装有棘轮(12)，所述棘轮(12)可以绕轴(14)旋转，所述棘轮(12)位于限速器轮盘(1)和机架(9)的一侧板之间；在所述转轴(14)上设置光电编码器(13)，以所述光电编码器(13)检测限速器轮盘(1)的转速；

设置卡合机构，包括与所述棘轮(12)配合设置的棘爪(2)以及在所述限速器轮盘(1)的轮辐上固定设置的步进电机(3)，棘爪(2)的转轴与所述步进电机(3)的转轴固定连接，由步进电机(3)控制所述棘爪(2)的转动；

设置连杆(5)，所述连杆(5)的前端套装在第三固定轴(15)上，并可绕所述第三固定轴(15)旋转，所述第三固定轴(15)是固定设置在限速器轮盘(1)的偏心位置上的销轴，所述连杆(5)的尾端与制动机构相连接；以所述制动机构与所述限速器轮盘(1)共同对钢丝绳形成夹持实施制动；

设置测控单元，所述测控单元根据光电编码器(13)检测获得的限速器轮盘(1)的转速判断电梯轿厢的移动速度，并在电梯轿厢的移动速度超过设定值时输出限速控制信号实施限速。

2.根据权利要求1所述的电梯限速器，其特征是：所述制动机构包括缓冲弹簧(7)、压绳块支架(6)和压绳块(8)，所述连杆(5)的尾端通过缓冲弹簧(7)与压绳块支架(6)相连接，所述压绳块(8)通过第一固定轴(11)安装在压绳块支架(6)上并可绕第一固定轴(11)转动，所述压绳块支架(6)通过第二固定轴(10)支承在限速器机架(9)上并可绕所述第二固定轴(10)转动，转动的压绳块支架(6)可以抵压在限速器轮盘(1)的外周，并与所述限速器轮盘(1)共同对钢丝绳形成夹持。

3.根据权利要求1所述的电梯限速器，其特征是：在所述转轴(14)上设置磁电机(16)和导电滑环(4)，相应设置整流器件和储能单元，利用所述转轴(14)的转动输出电能。

4.根据权利要求1所述的电梯限速器，其特征是：所述光电编码器(13)的定子固定在机架(9)的外侧、光电编码器(13)的转子与转轴(14)固定连接。

5.一种权利要求1所述的电梯限速器的控制方法，其特征是：

设置在电梯轿厢的移动速度达到电梯额定速度的115％时，由所述测控单元输出第一限速控制信号，以所述第一限速控制信号作为电梯主控系统的急停控制信号；

设置在电梯轿厢的移动速度达到电梯额定速度的120％时，由所述测控单元输出第二限速控制信号，以所述第二限速控制信号作为步进电机(3)的启动信号，由步进电机(3)带动棘爪(2)转过设定的角度，使得棘爪(2)与棘轮(12)卡合，并由棘爪(2)推动棘轮(12)转动，棘轮(12)的转动通过连杆(5)带动压绳块支架(6)绕第二固定轴(10)转动，由压绳块(8)绕第一固定轴(11)转动并与限速器轮盘(1)以夹持的形式锁定钢丝绳；

设置反馈控制，通过测控单元在故障解除之后输出复位信号，使所述步进电机(3)反向转动并带动棘爪(2)解除与棘轮(12)的卡合，实现复位。