CN105084188A - 用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器，控制部件根据制停减速度计算部件和载荷计算部件的计算结果，控制制动块在非制动位置与制动位置之间移动；当制动块从非制动位置向制动位置移动时，赋予主轴相应的制动力，通过摩擦力作用使主轴停止转动。本发明根据载荷及制停减速度的大小相应的改变制动力，实现制停的同时满足制动减速度的要求并减小冲击，从而能够对自动扶梯或自动人行道实现较小制停减速度。

Description

用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器

技术领域

本发明涉及一种自动扶梯或自动人行道的制动器，具体涉及一种用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器。

背景技术

自动扶梯和自动人行道的工作制动器一般作用在电动机的高速轴上，而附加制动器一般作用在驱动主轴上。根据GB16899-2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》中关于制停距离的要求，附加制动器应能使具有制动载荷的自动扶梯和自动人行道有效地减速停止，并使其保持静止状态，减速度不应超过1m/s²。

现有的附加制动器基本上都是摩擦盘固定在梯级链轮或主驱动大链轮上，通过蝶形弹簧压紧。在附加制动器动作开始时，棘爪与摩擦盘上的挡块接触，首先在惯性力的作用下克服摩擦盘的静摩擦力，使摩擦盘与梯级链轮或主驱动大链轮发生相对转动，在动摩擦力的作用下制停自动扶梯。在此过程中，静摩擦力远远大于动摩擦力，而动摩擦力的设计值是以满载情况计算足以制停自动扶梯，故在负载相对较小时这必然导致制动之初对主轴的强大冲击力，尤其是工作制动器和附加制动器同时动作时，制停减速度非常大，对乘客也存在一定的危险。

为解决上述问题，中国专利CN101633470公开了一种自动扶梯附加制动器，其在制动块上连接聚氨酯缓冲器的方式来减小冲击；中国专利CN1477049A公开了一种永磁同步电机驱动自动扶梯及自动人行道实现制停距离要求的方法，其通过电感电容电路实现附加制动器滞后于工作制动器动作的方法来减小冲击。

上述解决方法虽然可以减小冲击，但附加制动器的制动力矩是一定的，故减小冲击的效果也是有限的，并且若工作制动器失效，附加制动器的滞后动作会带来一定的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器，它可以根据不同大小的载荷及制停减速度向自动扶梯或自动人行道提供相应的制动力。

为解决上述技术问题，本发明用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器的技术解决方案为：

包括制停减速度计算部件13、载荷计算部件14、控制部件10、制动块7，制停减速度计算部件13根据梯级链轮5的旋转周期计算制停减速度的大小，并将计算出的制停减速度值传输至控制部件10；载荷计算部件14根据驱动器电流检测部件15所检测的流经驱动器的电流值计算出作用在驱动器上的转矩，并将转矩值传输至控制部件10；

所述制停减速度计算部件13根据下式计算制停减速度的大小：

$a=-\frac{2\mathrm{\π}{R}_0}{T_1{T}_2}$

其中，a为制停减速度，R₀为梯级链轮5的节圆半径，T₁,T₂为某两个时刻下梯级链轮5的旋转周期；

控制部件10根据制停减速度计算部件13和载荷计算部件14的计算结果，控制制动块7在非制动位置与制动位置之间移动；当制动块7从非制动位置向制动位置移动时，赋予主轴3相应的制动力T，通过摩擦力作用使主轴3停止转动；

所述赋予主轴3的制动力T的大小根据下式计算：

$T=\frac{A_{\mathrm{GD}2}}{372}\×(\frac{v_0}{{2R}_0\mathrm{\πt}}-\frac{1}{T_1{T}_2})$

其中，A_GD2是由载荷计算部件14输入的载重量在主轴3上产生的惯性力矩，v₀是开始制动时自动扶梯或自动人行道的运行速度，t是附加制动器的制动时间。

所述主轴3上设置所述梯级链轮5，梯级链轮5通过驱动链轮4及驱动链连接驱动器；驱动器上设置所述驱动器电流检测部件15；所述梯级链轮5上设置有磁铁11，磁铁11的一侧对应设置有磁铁位置检测元件12，磁铁位置检测元件12用于检测梯级链轮5的旋转周期并将检测值传输至制停减速度计算部件13；所述主轴3的一端固定设置有摩擦带6，摩擦带6的外侧设置制动块7，制动块7与摩擦带6之间形成一间隙；制动块7连接流体气缸8，流体气缸8通过制动力调节部件9连接所述控制部件10；所述控制部件10将控制信号传输至制动力调节部件9，制动力调节部件9通过控制流体气缸8所供给的工作流体的压力大小，以控制制动块7与摩擦带6的距离，从而调节对主轴3的制动力T的大小。

所述主轴3上设置所述梯级链轮5，梯级链轮5通过驱动链轮4及驱动链连接驱动器；驱动器上设置所述驱动器电流检测部件15；所述梯级链轮5上设置有磁铁11，磁铁11的一侧对应设置有磁铁位置检测元件12，磁铁位置检测元件12用于检测梯级链轮5的旋转周期并将检测值传输至制停减速度计算部件13；所述主轴3上设置有制动盘6，制动盘6的外侧设置有一个或多个制动块7，制动块7与制动盘6之间形成一间隙；每个制动块7设置有电磁制动器17，电磁制动器17连接所述控制部件10；每个制动块7连接弹簧16；所述控制部件10将控制信号传输至电磁制动器17，通过控制电磁制动器17的通电个数，以控制从非制动位置向制动位置移动的制动块7的数目，从而调节对制动盘6的制动力T的大小。

当所述电磁制动器17通电时，电磁制动器17产生电磁力吸引制动块7并克服弹簧16的弹力，使得制动块7与制动盘6隔离，制动块7处于非制动位置；当所述电磁制动器17断电时，弹簧16将制动块7压在制动盘6上，制动块7处于制动位置，制动块7通过与制动盘6间的摩擦力，来赋予制动盘6所需要的制动力T。

所述多个制动块7沿制动盘6的圆周方向布置。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明根据载荷及制停减速度的大小相应的改变制动力，实现制停的同时满足制动减速度的要求并减小冲击，从而能够对自动扶梯或自动人行道实现较小制停减速度。

本发明在附加制动器动作时能够根据乘客载荷的变化相应改变附加制动器的制动力，减小对驱动主轴产生的冲击，同时能够得到满足安全规范要求的制停减速度，使自动扶梯和自动人行道有效地减速停止，并使其保持静止状态，减速度不超过1m/s²。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器的示意图；

图2是本发明的另一实施例的示意图；

图3是本发明的另一实施例的制动盘的示意图。

图中附图标记说明：

1为自动扶梯桁架，2为轴承座，

3为主轴，4为驱动链轮，

5为梯级链轮，6为摩擦带，

7为制动块，8为流体气缸，

9为制动力调节部件，10为控制部件，

11为磁铁，12为磁铁位置检测元件，

13为制停减速度计算部件，14为载荷计算部件，

15为驱动器电流检测部件。

具体实施方式

如图1所示，本发明用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器，包括主轴3，主轴3的两端分别通过轴承座2与自动扶梯桁架1相连接；主轴3上安装驱动链轮4和梯级链轮5；梯级链轮5通过驱动链轮4及驱动链连接在驱动器上；驱动器上设置有驱动器电流检测部件15；

驱动器电流检测部件15通过信号线连接载荷计算部件14，载荷计算部件14通过信号线连接控制部件10；

梯级链轮5上安装有磁铁11，磁铁11的一侧对应设置有磁铁位置检测元件12；磁铁位置检测元件12通过检测磁铁11的位置，以得到梯级链轮5旋转一周所需时间(即旋转周期)；磁铁位置检测元件12通过信号线连接制停减速度计算部件13，制停减速度计算部件13通过信号线连接控制部件10；控制部件10通过信号线连接制动力调节部件9；

主轴3的一端固定安装摩擦带6，摩擦带6的外侧安装制动块7及流体气缸8；制动块7与摩擦带6之间留出一间隙；流体气缸8与制动力调节部件9相连；制动力调节部件9通过控制向流体气缸8供给的工作流体的压力大小，以控制制动块7与摩擦带6的距离，从而调节对主轴3的制动力大小；

流体气缸8可以是油压或气压。

自动扶梯或自动人行道运行时，驱动器电流检测部件15检测流经驱动器的电流值，并将电流检测值传输至载荷计算部件14；载荷计算部件14计算出作用在驱动器上的转矩，并将转矩值传输至控制部件10；载荷计算部件14所计算的转矩相当于作用在通过驱动链和驱动链轮4连接在驱动器上的梯级链轮5上的转矩；也就是载荷计算部件14根据流经驱动器的电流值计算出作用在梯级链轮5上的载重量，并向控制部件10输入计算出的载重量；

与此同时，磁铁位置检测元件12检测磁铁11的位置，并得到梯级链轮5的旋转周期；磁铁位置检测元件12将旋转周期值传输至制停减速度计算部件13，制停减速度计算部件13计算制停减速度的大小，并将计算出的制停减速度值传输至控制部件10；

附加制动器对自动扶梯或自动人行道进行制动时，控制部件10根据制停减速度计算部件13和载荷计算部件14的计算结果，向制动力调节部件9发出指令，制动力调节部件9通过控制制动块7与摩擦带6的距离，使制动块7在与摩擦带6隔离的非制动位置和与摩擦带6接触的制动位置之间移动，并且当从非制动位置向制动位置移动时，赋予主轴3与由制动力调节部件9供给的工作流体的流体压力相应的制动力T，通过摩擦力作用使主轴3停止转动；

制停减速度计算部件13计算制停减速度的方法可通过式(1)计算实现：

$a=\frac{v_2-v_1}{\mathrm{\ΔT}}=(\frac{2\mathrm{\π}{R}_0}{T_2}-\frac{2\mathrm{\π}{R}_0}{T_1})/(T_2-T_1)=-\frac{2\mathrm{\π}{R}_0}{T_1{T}_2}---\left(1\right)$

式(1)中，a为制停减速度，R₀为梯级链轮5的节圆半径，T₁,T₂为某两个时刻下梯级链轮5的旋转周期，通过磁体11和磁铁位置检测元件12测量得到；

在附加制动器制停时，由式(2)计算出赋予主轴3的实时制动力T：

$\begin{array}{c}T=\frac{A_{\mathrm{GD}2}}{375}\×\frac{N}{t}=\frac{A_{\mathrm{GD}2}}{375}\×\frac{\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\πt}}=\frac{A_{\mathrm{GD}2}}{375}\×\frac{v}{{2R}_0\mathrm{\πt}}=\frac{A_{\mathrm{GD}2}}{375}\×\frac{v_0+\mathrm{at}}{{2R}_0\mathrm{\πt}}\\ =\frac{A_{\mathrm{GD}2}}{375}\×(\frac{v_0}{{2R}_0\mathrm{\πt}}-\frac{1}{T_1{T}_2})\end{array},---\left(2\right)$

式(2)中，A_GD2是由载荷计算部件14输入的载重量在主轴3上产生的惯性力矩，v₀是开始制动时自动扶梯或自动人行道的运行速度，t是附加制动器的制动时间，即T₂所在时刻与T₁所在时刻的时间间隔；

其中 $A_{\mathrm{GD}2}=\frac{\mathrm{HE}}{\sin \mathrm{\θ}\×p}\×G\×\left(\frac{v\×60}{\mathrm{\π}\×N}\right)$

HE为自动扶梯或自动人行道的提升高度，为已知的设计值；

θ为自动扶梯或自动人行道的倾斜角度，为已知的设计值；

p为自动扶梯的梯级节距或自动人行道的踏板节距，为已知的设计值；

V为附加制动器开始制动后T₂所在时刻下自动扶梯或自动人行道的运行速度，由下式计算得出：

$v=v_0+\mathrm{at}=v_0-\frac{2\mathrm{\π}{R}_0}{T_1{T}_2}t;$

N为梯级链轮5的转速，由下式计算得出：

$N=\frac{\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}=\frac{v}{{2R}_0\mathrm{\π}}=\frac{v_0+\mathrm{at}}{{2R}_0\mathrm{\π}}=\frac{v_0}{{2R}_0\mathrm{\π}}-\frac{t}{T_1{T}_2};$

G为扭矩换算到梯级链轮5的载重量，由下式计算得出：

$G=\frac{p{T}_P}{2\mathrm{HE}\×R_0}$

其中，Tp为驱动器的扭矩，由下式计算得出：

$T_p=9550\frac{P}{N_P}=9550\frac{\mathrm{UI}}{\frac{R_T}{R_P}}(\frac{v_0}{{2R}_0\mathrm{\π}}-\frac{t}{T_1{T}_2})$

其中，U为驱动器的工作电压，I为驱动器电流检测部件(15)所检测出的流经驱动器的电流值，P为驱动器的功率，R_T为驱动链轮4的节圆半径，R_p为驱动器中链轮的节圆半径，N_p为驱动器的转速，

$N_P=\frac{R_T}{R_P}N=\frac{R_T}{R_P}(\frac{v_0}{{2R}_0\mathrm{\π}}-\frac{t}{T_1{T}_2}).$

从式(2)中可以看出，制动力T随着载荷及制动减速度的变化而变化，实现了附加制动器的制动力矩随着载荷及制停减速度的变化时时改变，能够在保证扶梯有效制停的同时满足制停减速度的要求。

本发明向自动扶梯或自动人行道所提供的制动力的大小根据载荷及制停减速度确定；且制动力的改变是无级的变化。

本发明能够根据自动扶梯或自动人行道的运行环境设置合理的制动力变化级别，以此来实现制动力合理的调整，并节约资源。

如图2所示为本发明的另一实施例，与第一实施例的不同点在于，在主轴3上安装制动盘6，随梯级链轮5一同转动，在制动盘6的圆周方向留出规定的间隔配置多个制动块7，如图3所示，每个制动块7设置有电磁制动器17，多个制动块7可以单独在制动位置与非制动位置间移动；

通过向电磁制动器17通电来磁性吸引制动块7以克服弹簧16的弹力，使得制动块7与制动盘6隔离；如果终止向电磁制动器17通电，则通过弹簧16的弹力将制动块7压在制动盘6上。即，如果对电磁制动器17通电，则制动块7移动到非制动位置；反之，对电磁制动器17断电，则制动块7移动到制动位置，制动块7通过与制动盘6之间的摩擦力实现制动。

本发明通过设置多个制动块7，可根据载荷计算部件14和制停减速度计算部件13的计算结果，通过控制部件10增减从非制动位置向制动位置移动的制动块7的数目来调整赋予制动盘6的制动力；

本实施例中，控制部件10根据由上述公式(1)和公式(2)计算出的制动力T，决定中止向电磁制动器17通电来从非制动位置向制动位置移动的制动块7的个数；到达制动位置的制动块7通过与制动盘6间的摩擦力，来赋予制动盘6所需要的制动力T。

需要注意的是在本实施例中制动力的调节并不是时时的，而是指定的几个区间，由制动块7的个数及制动能力(制动块7与制动盘6间摩擦力的大小)相关。因此，可根据扶梯的使用环境调整制动块7的数目及制动能力，如人流密度较大的公共交通型自动扶梯或自动人行道，可增加制动块7的个数并提高其制动能力；而对于人流密度较小的商用型自动扶梯或自动人行道，可减少制动块7的个数并适当降低其制动能力，以此来实现制动力合理的调整，并节约资源。

本发明的附加制动器的制动力根据载荷及制动减速度的变化为有级的，通过安装多个制动块分时动作来实现。

对于精通本技术的人士来说，显然本发明不限于上述的例子，本发明可在本发明精神和范围内变化。

Claims (5)

1.一种用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器，其特征在于：包括制停减速度计算部件(13)、载荷计算部件(14)、控制部件(10)、制动块(7)，制停减速度计算部件(13)根据梯级链轮(5)的旋转周期计算制停减速度的大小，并将计算出的制停减速度值传输至控制部件(10)；载荷计算部件(14)根据驱动器电流检测部件(15)所检测的流经驱动器的电流值计算出作用在驱动器上的转矩，并将转矩值传输至控制部件(10)；

所述制停减速度计算部件(13)根据下式计算制停减速度的大小：

$a=-\frac{2\mathrm{\π}{R}_0}{T_1{T}_2}$

其中，a为制停减速度，R₀为梯级链轮(5)的节圆半径，T₁,T₂为某两个时刻下梯级链轮(5)的旋转周期；

控制部件(10)根据制停减速度计算部件(13)和载荷计算部件(14)的计算结果，控制制动块(7)在非制动位置与制动位置之间移动；当制动块(7)从非制动位置向制动位置移动时，赋予主轴(3)相应的制动力T，通过摩擦力作用使主轴(3)停止转动；

所述赋予主轴(3)的制动力T的大小根据下式计算：

$T=\frac{A_{\mathrm{GD}2}}{372}\×(\frac{v_0}{{2R}_0\mathrm{\πt}}-\frac{1}{T_1{T}_2})$

其中，A_GD2是由载荷计算部件(14)输入的载重量在主轴(3)上产生的惯性力矩，v₀是开始制动时自动扶梯或自动人行道的运行速度，t是附加制动器的制动时间。

2.根据权利要求1所述的用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器，其特征在于：所述主轴(3)上设置所述梯级链轮(5)，梯级链轮(5)通过驱动链轮(4)及驱动链连接驱动器；驱动器上设置所述驱动器电流检测部件(15)；

所述梯级链轮(5)上设置有磁铁(11)，磁铁(11)的一侧对应设置有磁铁位置检测元件(12)，磁铁位置检测元件(12)用于检测梯级链轮(5)的旋转周期并将检测值传输至制停减速度计算部件(13)；

所述主轴(3)的一端固定设置有摩擦带(6)，摩擦带(6)的外侧设置制动块(7)，制动块(7)与摩擦带(6)之间形成一间隙；制动块(7)连接流体气缸(8)，流体气缸(8)通过制动力调节部件(9)连接所述控制部件(10)；

所述控制部件(10)将控制信号传输至制动力调节部件(9)，制动力调节部件(9)通过控制流体气缸(8)所供给的工作流体的压力大小，以控制制动块(7)与摩擦带(6)的距离，从而调节对主轴(3)的制动力T的大小。

3.根据权利要求1所述的用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器，其特征在于：所述主轴(3)上设置所述梯级链轮(5)，梯级链轮(5)通过驱动链轮(4)及驱动链连接驱动器；驱动器上设置所述驱动器电流检测部件(15)；

所述梯级链轮(5)上设置有磁铁(11)，磁铁(11)的一侧对应设置有磁铁位置检测元件(12)，磁铁位置检测元件(12)用于检测梯级链轮(5)的旋转周期并将检测值传输至制停减速度计算部件(13)；

所述主轴(3)上设置有制动盘(6)，制动盘(6)的外侧设置有一个或多个制动块(7)，制动块(7)与制动盘(6)之间形成一间隙；每个制动块(7)设置有电磁制动器(17)，电磁制动器(17)连接所述控制部件(10)；每个制动块(7)连接弹簧(16)；

所述控制部件(10)将控制信号传输至电磁制动器(17)，通过控制电磁制动器(17)的通电个数，以控制从非制动位置向制动位置移动的制动块(7)的数目，从而调节对制动盘(6)的制动力T的大小。

4.根据权利要求3所述的用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器，其特征在于：当所述电磁制动器(17)通电时，电磁制动器(17)产生电磁力吸引制动块(7)并克服弹簧(16)的弹力，使得制动块(7)与制动盘(6)隔离，制动块(7)处于非制动位置；

当所述电磁制动器(17)断电时，弹簧(16)将制动块(7)压在制动盘(6)上，制动块(7)处于制动位置，制动块(7)通过与制动盘(6)间的摩擦力，来赋予制动盘(6)所需要的制动力T。

5.根据权利要求3所述的用于自动扶梯或自动人行道的附加制动器，其特征在于：所述多个制动块(7)沿制动盘(6)的圆周方向布置。