CN107021428B - 紧急制动装置和电梯 - Google Patents

Abstract

本发明提供减少对紧急制动装置调整的工夫的电梯用紧急制动装置，其通过将制动件按压在设置于井道中的具有加工硬化部的导轨上进行滑动来产生制动力，使电梯的轿厢在铅垂方向上停止，在摩擦面设置有形状不同的第一滑动部件和第二滑动部件。第一滑动部件以与导轨相对的方式配置于上述制动件，在滑动面的水平方向上配置有多个凸起，上述凸起形成为前端侧的滑动面较窄而根部变宽的锥形。第二滑动部件与第一滑动部件相比配置在铅垂方向的上侧，形成于在与上述导轨大致正交的方向且沿水平方向在上述滑动面上延伸的槽的上表面。

Description

紧急制动装置和电梯

技术领域

本发明涉及电梯，尤其涉及电梯的轿厢的紧急制动装置。

背景技术

在电梯中，作为用于在轿厢超过一定限制速度地下降时以适当的减速度使轿厢停止的安全装置，设置有紧急制动装置。

专利文献1公开了一种制动装置，其包括：制动件，其与滑动体相对设置，被按压而接触滑动体从而产生制动力；第一滑动部件，其设置于上述制动件，通过滑动使滑动体的滑动面为粗糙面；和第二滑动部件，其使滑动面为光滑面，其中，使第一滑动部件的至少一部分相比于第二滑动部件位于滑动面的行进方向的前端侧，从而与滑动体相对地在尽可能不破坏滑动面的前提下实现小型、轻量且制动能力高的制动装置。

专利文献2公开了一种电梯用紧急制动装置，其为了使电梯的轿厢停止而使用制动件按压在设置于井道中的导轨上滑动来产生制动力，其中，该制动件采用多级结构，分别使用物性不同的制动件，在一侧包括带阶差结构形状的滑动面，或者包括具有不同背面坡度的制动件。根据专利文献2的紧急制动装置，能够产生与高速、大容量对应的制动力，放宽将要停止时的减速度作用时间，确保足够的制动性能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-289270号公报

专利文献2：国际公开第2013/186869号

发明内容

发明要解决的技术问题

导轨的尺寸、化学成分、机械性能等基本上根据规格而确定，但加工方法则没有特别的规定，而是委任于各生产商。为了将导轨加工为规定的尺寸，在铣加工、拉削加工或刨加工等前加工之后，利用研磨机进行表面精加工。一般来说，对金属材料进行塑性加工时，随着形变程度的增大对形变的阻力会增大，变得比没有承受形变的材料更硬。这称作加工硬化。其与被称作位错的导轨晶体中的线状晶格缺陷的运动相关。金属的硬度由位错(dislocation)的运动容易度决定，难以运动则变硬。金属在塑性形变增大时，位错会增多、堆积而缠结，导致位错变得难以运动，结果变硬。

因而，加工面的硬度由加工时塑性形变的程度决定。由于加工方法和条件——例如切削速度、切削余量、研磨方法、研磨件材质等——由各生产商独立设定，因此塑性形变量存在变化，表面硬度出现差异。

当导轨硬度不同时，制动件与导轨间产生的摩擦力、摩擦系数会发生变化。当导轨较硬时，摩擦力、摩擦系数减小。这是因为，当导轨较硬时，导轨与制动件之间的实际接触面积a减小。设每单位面积的剪应力为s，则摩擦力F由F＝a×s求得。从而接触面积a越小则摩擦力F越小，因此摩擦系数也越小。

于是，在专利文献1或专利文献2中，针对导轨硬度的差异，必须反复进行改变紧急制动装置所设有的弹簧的弹性力的试验来求取合适的弹簧设定值，以对摩擦力的值进行调整。紧急制动装置的试验要使轿厢下落来进行因此规模较大需要花费时间，反复进行这样的试验是不理想的。

因而，本发明的目的在于提供一种电梯，其包括即使对于硬度不同的导轨也不容易受到硬度的影响的紧急制动装置。

解决问题的技术手段

为解决上述问题，本发明的一个方案提供一种电梯用紧急制动装置，通过将制动件按压在设置于井道中的具有加工硬化部的导轨上进行滑动来产生制动力，使电梯的轿厢在铅垂方向上停止，在摩擦面设置有不同形状的第一滑动部件和第二滑动部件。第一滑动部件以与导轨相对的方式配置于上述制动件，形成为前端侧的滑动面较窄而根部变宽的锥形的多个凸起配置在滑动面的水平方向上。第二滑动部件与第一滑动部件相比配置在铅垂方向的上侧，形成于在与上述导轨大致正交的方向且沿水平方向在上述滑动面上延伸的槽的上表面。

并且，第一滑动部件所具有的凸起以倾斜的角度接触导轨接触面，第二滑动部件以大致垂直的角度接触导轨接触面。

发明效果

根据本发明的一个方案，即使对于硬度不同的导轨也能够减少调整的工夫。

附图说明

图1是表示实施例的电梯的结构的图。

图2是表示本发明一实施例的紧急制动装置的正面图。

图3是表示本发明一实施例的紧急制动装置的制动件的正面图和纵截面图。

图4是说明导轨的加工硬化的差异的图。

图5是表示比较例的制动件的正面图。

图6是说明使用比较例的制动件的情况下的导轨表面的磨耗方式的图。

图7是说明使用本实施例的紧急制动装置的制动件的情况下的导轨表面的磨耗方式的图。

图8是表示比较例和本实施例的紧急制动装置的制动件的摩擦系数的变动比例的图。

图9是表示紧急制动装置的制动件的变形例的正面图。

图10是表示紧急制动装置的制动件的边缘部形状的变形例的图。

图11是表示紧急制动装置的制动件的其它变形例的图。

具体实施方式

图1表示设置有紧急制动装置的电梯的结构。在图1中，搭载乘客的轿厢46通过多根绳索45与位于建筑物最上层的未图示的驱动系统连结。图1中未表示门开关机构、外框的细节等的图示。

在井道两侧的井道壁设置有对轿厢46的升降进行引导的一对导轨8。图中虽然没有示出，但紧急制动装置6也设置于相反侧的导轨8，两者通过未图示的连接机构相连结。导轨8的材质包括金属，例如使用一般构造用轧制钢材等。另外，从导轨8的表面起至规定的深度具有加工硬化部，越接近表面则硬度越高。

在轿厢46的下端部，紧急制动装置6以夹着各导轨8的方式设置。紧急制动装置6具有壳体9，在壳体9的内部设置有多个制动件1。与轿厢46对紧急停止装置6的设置相应地，多个制动件1夹着导轨8。此外，制动件1可以构成为关于导轨左右对称。

图2是表示本发明一实施例的紧急制动装置6的正面图。紧急制动装置7构成为夹着导轨8左右对称。当轿厢的移动速度达到超过额定速度的设定速度时，设置于最上层的未图示的速度探测装置进行工作，使制动件1提升，制动件1将设置在轿厢两侧的井道壁的导轨8夹紧。于是，制动件1撑开U字形的弹性体11(弹簧)使其弹性形变，从而在导轨8与制动件1之间产生摩擦力使轿厢停止。另外，弹性体11可以是弹簧之外的橡胶，也可以是金属。

导轨8的材质包括金属，例如使用一般构造用轧制钢材等钢材。另外，从导轨表面起至规定的深度具有加工硬化部，越接近表面则硬度越高。一对制动件1以能够夹持导轨8且与导轨8之间具有微小间隙的方式大致平行地配置。与导轨8相对的制动件1的背面为上方变窄的楔形的平滑的倾斜面。一对引导部件10的内侧为与制动件1的倾斜面平行的倾斜面，外侧为垂直面，垂直面被弹簧11夹住。弹簧11为U字形，其中与导轨8相对的一侧是开放的。弹簧11也可以是橡胶等弹性体。在制动件1与引导部件10之间设置有辊单元12。在制动件1的下方设置有提升板，其包括用于使紧急制动装置7起动的未图示的驱动机构。

制动件1是下述的滑动部件：与导轨摩擦的摩擦面3以与导轨相对的方式配置，形成为前端侧的与导轨发生摩擦的面较窄而根部变宽的锥形的多个凸起配置在水平方向上。另外，横边部2是下述的滑动部件：其与多个凸起在水平方向上配置而得的第一滑动部件相比配置在铅垂方向的上侧，在与导轨大致正交的方向且在沿水平方向在滑动面延伸的槽的上表面形成。这样，利用制动件1的不同形状的滑动部件在导轨8与制动件1之间产生摩擦，在位于导轨8表面的加工硬化的层被粗糙地磨耗之后，一边磨耗层的剩余部分一边摩擦，实现制动。利用制动件1的不同形状的滑动部件减小制动件1的摩擦力的变动，由此不再需要对弹簧11的弹簧力进行调整。上述制动件1和提升板、引导部件10、弹簧11被收纳在壳体9内。

从而，在紧急制动时利用将制动件1按压在导轨8上产生的摩擦力来使轿厢停止的紧急制动装置6中，在制动件1的摩擦面设置有对导轨表面的加工硬化部进行犁削(plowing，掘起)的多个凸起3，和将加工硬化部剥离的在大致水平方向上延伸的边缘部2。边缘部2与凸起3相比在铅垂方向上位于上侧。另外，凸起3和边缘部2可以设置有多组。

图3是本发明一实施例的紧急制动装置的制动件1的正面图和纵截面图。纵截面图与图2的制动件1相同。正面图是从导轨8的方向观察制动件1时的图。正面图中，在制动件1的与导轨8接触的摩擦面，设置有多个凸起300和在大致水平方向(箭头36)上延伸的边缘部2(以下称作横边部2)。凸起300具有大致菱形的摩擦面3。摩擦面3例如通过在摩擦面上隔开规定间隔地加工多个双斜槽4a、4b而得到。双斜槽4a、4b的角度为大致90度，但不限于此。即，摩擦面3是下述的滑动部件：其以与导轨相对的方式配置，在水平方向上配置有多个凸起，该凸起由前端侧的与导轨发生摩擦的面较窄而根部变宽的锥形形成。此外，摩擦面3具有配置在制动件的滑动面的水平方向上的、多个槽和对上述导轨表面的加工硬化部进行犁削的多个凸起。

另一方面，横边部2例如通过在制动件1的箭头36方向上加工槽而得到。并且，横边部2分设于2处，相比凸起300的配置位置以轿厢下落方向(箭头35)为下游侧，位于制动件长度方向的中央附近和最上边。即，横边部2是下述的滑动部件：其与在水平方向上配置有多个凸起的第一滑动部件相比配置在铅垂方向的上侧，形成于在与导轨大致正交的方向且沿水平方向在滑动面延伸的槽的上表面。

截面图表示将正面图的AA部截断的图。制动件1呈上边窄而下边宽的楔形。摩擦面具有与轿厢下落方向(箭头35)平行的面，背面为平滑的倾斜面。凸起300的槽部6的截面形状为大致V字形，相对于箭头37的倾斜角度为大致±45度。由此，凸起300形成为前端侧的摩擦面3狭窄而槽底面侧的根部变宽的棱锥形。通过采用该棱锥形，即使是较小的凸起也能够确保强度，并且摩擦面上即使有摩擦力作用也不会被破坏。

横边部2由摩擦面2a和设置于摩擦面的在水平方向(箭头36)上延伸的凹部槽的上表面2b这两个面形成，两个面间的角度为大致90度。制动件1的材质具有适度的摩擦特性和耐磨损性，能够应用例如作为工具钢使用的SK钢材等。

图4是说明导轨的加工硬化的差异的图。对表面的硬度不同的导轨14、15的深度方向上的硬度分布进行比较。使导轨15比导轨14硬。导轨15的硬度表现出表面较高而随着深度方向变深则硬度变低的趋势。导轨14也为同样的趋势。这是由上述的加工硬化引起的。由于加工生产商的不同而引起的导轨的加工方法和条件的差异等，导轨表面的塑性形变量存在变化，硬度出现差异。该加工硬化部的深度虽多少存在差异但仅为从导轨表面起0.04～0.1mm左右，在更深的区域中由于不承受塑性形变而表现为材料本身的硬度值，因此为大致一定的值。另外，随着接近导轨的另一个面(背面)，硬度逐渐升高，图中并未示出。

接着，在导轨深度方向上对硬度差进行比较。如果使表面D0的硬度差为dH0、深度位置D1的硬度差为dH1、深度位置D2的硬度差为dH2、从导轨表面起的深度方向上的距离为D0＜D1＜D2，则硬度差的关系为dH0＞dH1＞dH2。即，从导轨的表面起越深，则塑性形变越小，且变得相同，因此不同导轨的硬度差也减小。如果是满足标准的材料，则深处几乎不存在硬度差。

图5是与图3所示的本实施例的制动件对比的多个比较例的制动件的正面图。与本实施例的制动件相比，是没有横边部，在摩擦面仅形成有凸起40的制动件。比较例的制动件中，不存在本实施例的制动件所具有的多个凸起300和在大致水平方向(箭头36)上延伸的边缘部2。如果将该比较例的制动件安装于紧急制动装置并调整弹簧力，则制动件与导轨之间能够发挥规定的摩擦力，获得规定的减速度。

图6是说明使用比较例的制动件的情况下的导轨表面的磨耗(切削)方式的图。图6(a)表示导轨8的横截面图。横轴表示导轨宽度方向，纵轴表示导轨深度方向。使导轨表面位置为D0，比其深的位置为D1。将导轨截面模拟地划分表示为加工硬化部16和未硬化部17。使加工硬化部16为比深度D1深的位置关系。

图6(b)表示制动件与导轨摩擦时的导轨表面的切削方式。而且一并表示了制动件的凸起300进行摩擦的位置关系。当从图6(a)的状态起制动件被弹簧按压到导轨上而发生摩擦时，制动件的凸起300陷入导轨8的加工硬化部16的表面，在切削导轨8的加工硬化部16的同时发挥摩擦力。此处，在菱形的凸起300中的与导轨8的加工硬化部16接触最长的中央位置19，导轨8的加工硬化部16的切削深度较深，而在菱形的凸起300的左端部侧18、右端部侧20则切削深度较浅。因此，导轨的切削深度产生不均。虽然通过缩小凸起300的间隔能够缓和该趋势，但若缩小间隔则切削屑会堵塞在槽中。该切削屑会阻碍摩擦而使得摩擦力(摩擦系数)减小。因此间隔的减小存在极限。

导轨的加工硬化部16的切削深度的程度受到导轨的硬度、将制动件按压到导轨上的面压(单位面积压力)、与制动件的接触时长的影响。硬度越高则切削深度越浅，会停留在加工硬化部的区域内。并且，如果仅有凸起300，则摩擦将成为在具有切削深度的不均、换言之具有硬度分布的区域中的摩擦。另外，若提高面压，则凸起300的磨损将变得剧烈，弹簧力降低引起摩擦力减小，不再能够维持规定次数的制动性能。而若增大制动件的长度则装置的尺寸会增大，不优选。因而，就比较例的制动件而言，对于硬度不同的导轨，摩擦力会发生变动，因此为了将减速度抑制在规定范围，必须每次调整弹簧力，耗费作业时间，并且反复进行这样的操作是不理想的。

图7是说明使用本实施例的紧急制动装置的制动件1时的导轨表面的切削方式的图。图7(a)、图7(b)表示与图6相同的状态。图7(c)表示模拟经横边部2摩擦之后的状态的图。从图7(b)所示的仅有凸起300的摩擦中存在切削深度的不均的状态起，当横边部2进行摩擦时，横边部2嵌入表面被凸起300掘起的状态的导轨的加工硬化部16，容易进入到导轨的较深的位置，当在该状态下进行摩擦时，能够利用横边部2几乎完全削去导轨的直至加工硬化部D2的深度部分而进行摩擦。

此外，在为硬度较低的导轨时，会切削得比上述D2的深度更深，但该部位的硬度与D2的深度位置几乎相同，因此不会出现因硬度差引起的摩擦力的差异。因此，即使对于硬度不同的导轨也不容易受到硬度的影响，摩擦系数变动较小，不再需要进行弹簧调整。

图8是表示将本实施例的紧急制动装置的制动件1和比较例的制动件40分别安装到紧急制动装置上，使用硬度不同的导轨进行下落试验而得到的每个导轨的摩擦系数的变动比例的图。以额定速度为60m/min、下落质量为1800kg来设定规定的弹簧力，对于硬度差为约70HV的导轨，对仅具有凸起300的制动件和具有横边部2的制动件进行比较。其结果是，若令比较例23的摩擦系数的变动比例为1，则具有横边部2的实施例24的摩擦系数变动比例被抑制得较小，为约0.55。另外，在比较例23中，一方的导轨为规定范围外的制动特性。

此处，作为未图示的其它的比较例，对仅具有横边部2的制动件实施了同样的试验，但结果是，每个导轨的摩擦系数变动比例较大。这是因为，在仅有横边部2的情况下，对于硬度比较大的导轨来说，如果导轨表面保持光滑的状态，则横边2不容易咬入，将加工硬化部剥离的效果减小。根据该结果，为了抑制每个导轨的摩擦系数变动比例，必须利用凸起300削去、破坏导轨表面的一部分。如上所述，由于制动件1具有凸起300和横边部2这两者，能够不容易受到导轨硬度的影响地抑制摩擦系数的变动，不需要对弹簧力进行调整。

图9是表示紧急制动装置的制动件的变形例的正面图。本例中凸起300与第一实施例相同。横边部25(此处是位于上方的边缘部)通过在菱形的凸起300的横对角线加工槽而形成。从而横槽形成在断续的位置。于是设置有多个横边部。另一横边部26(此处是位于制动件中央的边缘部)中，凸起300的位置为在制动件宽度方向(箭头36)上与之前所示的位置不同的位置，通过在该凸起300加工横槽而形成横边部2。从而，通过组合2处断续的横边部25、26，能够在制动件宽度方向上更深地切削导轨。另外，该结构能够在整个摩擦面进行用于形成凸起的双斜槽加工后，进行用于形成横边25、26的横槽加工，因此不需要复杂的操作，加工变得容易。

图10是表示图9所示的变形例的紧急制动装置的制动件的边缘部2的形状的图。图10(a)是边缘部2具有倾斜29的形状，该倾斜29随着从制动件的中心位置向左右端去而向下落方向35的下游倾斜。通过采用该形状，能够容易地将堆积在边缘部的切削屑从制动件内向左右方向排出。另外，除了图10(a)的形状之外，也可以使边缘部变形为以下形状。图10(b)是边缘部随着从制动件的中心位置向左右方向去而变窄的“へ”字形状30。图10(c)是边缘部在制动件宽度方向的一侧具有倾斜的单向倾斜形状31。为图10(b)、(c)所示的形状的情况下也具有与图10(a)的示的形状同样的效果。

图11是表示其它变形例的紧急制动装置的制动件的纵截面主要部分的图。成为边缘部2的部位由制动件1之外的其它部件构成。边缘部2是被埋入制动件的其它部件，其硬度比制动件高。即，具有边缘部2的摩擦部件32为硬度比具有凸起的制动件1高的材质。例如，制动件材质为SK钢材，对此，通过采用陶瓷、Ni基合金、Co基合金等，能够可靠地将导轨切削至较深位置，并且也能够足够耐受多次制动。摩擦部件32例如从制动件背面侧33利用螺纹件34进行紧固来实现固定、安装。摩擦部件32也能够采用利用螺纹件进行紧固之外的方法实现固定、安装。

此外，如果将之前说明的多个凸起与边缘部的组合设置多组，则将加工硬化部剥离的效果会更大，对于硬度不同的导轨更不容易受到硬度的影响，摩擦系数变动能够进一步减小。

附图标记说明

1制动件，2横边部，3摩擦面，300钝角部，5直角部，6槽，8导轨，9壳体，10引导部，11弹簧，12辊单元，16加工硬化部。

Claims (4)

1.一种电梯用紧急制动装置，其通过将制动件按压在设置于井道中的具有加工硬化部的导轨上进行滑动来产生制动力，使电梯的轿厢在铅垂方向上停止，该电梯用紧急制动装置的特征在于，包括：

第一滑动部件，其以与所述导轨相对的方式配置于所述制动件，形成为前端侧的摩擦面较窄而根部变宽的锥形的多个凸起配置在所述制动件的滑动面的水平方向上；和

第二滑动部件，其与所述第一滑动部件相比配置在铅垂方向的上侧，形成于在与所述导轨大致正交的方向且沿水平方向在所述滑动面延伸的槽的上表面，

所述第二滑动部件位于所述制动件的长度方向的中央附近和最上边，遍及所述制动件的整个水平方向地设置，

所述凸起的摩擦面为大致菱形，所述第二滑动部件是由沿水平方向在滑动面延伸的槽的上表面和与该上表面成大致90度的滑动面形成的边缘部，

所述边缘部在水平方向上随着从中央位置向左右两端去而倾斜。

2.如权利要求1所述的电梯用紧急制动装置，其特征在于：

作为第二滑动部件的所述边缘部设置于作为与所述制动件不同的部件安装的第三滑动部件，所述边缘部包括比所述凸起的材质硬的材质。

3.一种电梯用紧急制动装置，其通过将制动件按压在设置于井道中的具有加工硬化部的导轨上进行滑动来产生制动力，使电梯的轿厢在铅垂方向上停止，该电梯用紧急制动装置的特征在于，包括：

配置在滑动面的水平方向上的多个槽和对所述导轨表面的加工硬化部进行犁削的多个凸起；和与所述多个凸起相比配置于上方，将所述加工硬化部剥离的、在滑动面的大致水平方向上延伸的边缘部，

所述边缘部位于所述制动件的长度方向的中央附近和最上边，遍及所述制动件的整个水平方向地设置，

所述边缘部在水平方向上随着从中央位置向左右两端去而倾斜。

4.一种电梯，其特征在于，包括：

在井道中升降的轿厢；

设置在所述井道中对所述轿厢的升降进行引导的导轨；和

紧急制动装置，其通过将制动件按压在所述导轨上进行滑动来产生制动力，使电梯的轿厢停止，

所述紧急制动装置包括：第一滑动部件，其以与所述导轨相对的方式配置于所述制动件，形成为前端侧的摩擦面较窄而根部变宽的锥形的多个凸起配置在滑动面的水平方向上；和第二滑动部件，其与所述第一滑动部件相比配置在铅垂方向的上侧，形成于在与所述导轨大致正交的方向且沿水平方向在所述滑动面上延伸的槽的上表面，

所述第二滑动部件位于所述制动件的长度方向的中央附近和最上边，遍及所述制动件的整个水平方向地设置，

所述凸起的摩擦面为大致菱形，所述第二滑动部件是由沿水平方向在滑动面延伸的槽的上表面和与该上表面成大致90度的滑动面形成的边缘部，

所述边缘部在水平方向上随着从中央位置向左右两端去而倾斜。

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