CN107108188B - 用于升降装置的安全制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于升降装置的方法和安全制动器，其中为了操纵棘爪(SK)而使用起重磁铁或另外的机电的执行器(A)，其中棘爪(SK)的相应的位置利用至少两个开关或者传感器(S1、S2)进行监视，并且其中借助于与安全有关的控制器和至少一个传感器监视负载的或者升降装置的下降运动，并且在故障情况下触发安全制动。在此，起重磁铁或者棘爪(SK)布置为，当执行器、例如起重磁铁切换为无电流或者“无能量”的时，通过弹力和/或通过重力使棘爪啮合。通过该安全制动器能够实现的是，精确地限定和监视应当在被超过时触发安全制动器的极限速度。此外，通过使用两个传感器(S1、S2)、例如开关能够实现的是，例如在安全制动器啮合并且升降装置的驱动器想要使负载继续下降的情况下，借助于控制器监视棘爪的功能和运动并且识别不期望的运行状态。

Description

用于升降装置的安全制动器
技术领域
本发明涉及一种用于升降装置的安全制动器和一种用于升降装置的安全制动器的方法。
背景技术
为了升高或下降负载，常常采用电或液压驱动的升降装置，其中通常设置至少一个转动的驱动器，其经由绳或另外的机械构造、例如借助于剪裁装置实现负载的升高或者下降。
为了保护人员和材料，经常要求升降装置装配安全制动器。这样的安全制动器应当在危险的运行状态中、特别是在负载的不允许的高的下降速度的情况中将负载制动并且设置到停止状态。这样的偶然的运动例如能够在能量供给的未设置的中断时、在驱动部件或运行制动器失效时或由于另外的原因发生。
基本上，有时也被称为“捕捉制动器”的安全制动器不取决于运行制动器。也就是说，当运行制动器故障时，安全制动器随后必须也起作用。
出版物DE 101 48 408 C1、霍夫曼的“用于电动链载荷的安全制动器”示出了常见的布置，其中升降装置(在此：电动链载荷)的驱动轴装配有制动环、即基于摩擦的延迟装置。制动环与制动锁齿盘连接，在安全延迟的情况下棘爪插入该制动锁齿盘中。为了操纵棘爪，设置有与驱动器连接的离心力装置。在运行制动器失效或由于另外的原因存在的、升降装置的过高的下降速度的情况下，棘爪然后啮合到制动锁齿盘中，并且升降装置或者升降装置的负载由此制动并且停止。
从现有技术中已知的装置具有的缺点在于，由于安全制动器的离心力控制的触发，在负载的根据运行的下降与在故障情况中的下降速度之间必须存在显著的速度差，以便能够安全地在负载的常规下降与故障之间进行区别。另外的缺点在于，离心力装置的测试仅能如下地实现，即负载或升降装置的试验下降以非常高的速度进行。因此，对离心力装置以及安全制动器的测试与机械机构的高的负载尖峰和相应的负荷相关。此外，用于特别重要的使用情况的最新的安全准则导致的是，对于根据所描述的现有技术的安全制动器而言在认证时能够出现问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种用于升降装置的安全制动器，其工作可靠，能精确地设置，并且其功能能够在没有易磨损和高花费的检查的情况下被监视。
根据本发明的目的的解决方案的核心理念在于，作为从现有技术中已知的用于机械的离心力开关的替代，为了操纵棘爪而使用起重磁铁(Hubmagnet)或另外的机电的执行器，其中，棘爪的相应的位置利用至少两个开关或者传感器进行监视，并且其中，借助于与安全有关的控制器和至少一个传感器监视负载的或者升降装置的下降运动，并且在故障情况下触发安全制动。在此，起重磁铁或者棘爪布置为，当执行器、例如起重磁铁切换为无电流或者“无能量”的时，通过弹力和/或通过重力使棘爪啮合。这样的布置也能有利地用于升降台，其目前利用所谓的捕捉圆柱体(挤压缓冲器)进行保护，然而其操作也在常规运行中涉及高的力以及损失和/或限制了升降装置的运动路线。在转动的驱动器的情况中、如在出版物DE 101 48 408 C1中棘爪与作为制动锁齿部件的共同转动的制动锁齿盘共同作用时，能够在升降台和另外的线性的应用中将齿条(制动锁齿条)作为制动锁齿部件使用，因此取消线性运动到旋转运动的转换。
在此，设置有用于升降装置的安全制动器，其中，制动锁齿部件(Bremssperrzahnelement)、特别是制动锁盘或制动锁齿条与升降装置的驱动器连接，并且其中，棘爪设置用于在升降装置的不允许的下降速度的情况下啮合到制动锁齿部件的闭锁自由空间(Klinkenfreiraum)中，其中，制动锁齿部件被锁止。在此，设置有用于操纵棘爪的执行器，其中，棘爪和执行器设计和布置用于，使得棘爪在执行器的无能量的状态中抵靠在制动锁齿部件处或者插入到制动锁齿部件的闭锁自由空间中，并且棘爪在执行器的有能量的状态中与制动锁齿部件分开或者从闭锁自由空间中脱离并且释放制动锁齿部件，其中，设置有用于控制驱动器并且用于操纵执行器的电子的或数字的控制器，其中，控制器设计用于监视升降装置的下降速度，并且在超过允许的下降速度时设置使得执行器转到无能量的状态中，并且其中，设置有至少两个用于测定棘爪的运行状态的、与控制器连接的传感器，其中，借助于传感器能够在运行状态方面至少在分开状态、抵靠状态和完全插入到闭锁自由空间中的状态之间进行区分。通过该安全制动器能够实现的是，精确地限定和监视应当在被超过时触发安全制动器的极限速度。此外，通过使用两个传感器、例如开关能够实现的是，例如在安全制动器啮合并且升降装置的驱动器想要使负载继续下降的情况下，借助于控制器监视棘爪的功能和运动并且识别不期望的运行状态。
该目的还通过一种用于升降装置的安全制动器的方法实现，其中，制动锁齿部件与升降装置的驱动轴连接，并且其中，棘爪在升降装置的不允许的下降速度的情况下啮合到制动锁齿部件的闭锁自由空间中，其中，将制动锁齿部件锁止。在此，设置用于操纵棘爪的执行器，其中，将棘爪在执行器的无能量的状态中按压在制动锁齿部件处或者插入到制动锁齿部件的闭锁自由空间中，并且将棘爪在执行器的有能量的状态中与制动锁齿部件分开或者从闭锁自由空间中脱离并且释放制动锁齿部件，其中，由电子的或数字的控制器进行对执行器的操纵，其中，由控制器监视升降装置的下降速度，并且在超过允许的下降速度时将执行器设置到无能量的状态中，并且其中，由至少两个传感器检测棘爪的相应的运行状态，其中，借助于传感器在运行状态方面至少在分开状态、抵靠状态和完全插入到闭锁自由空间中的状态之间进行区分，并且其中，在驱控执行器和驱动器时，由控制器使用检测的速度和两个传感器的信号。通过该方法能够实现已经根据该装置阐述的优点。
为安全制动器给出的有利的设计方案也有效地适用于根据本发明的方法，并且反之亦然。
在一个优选的设计方案中，执行器是电的起重磁铁。这样的起重磁铁能够在关断能量供给(供电)之后特别快速地释放棘爪，从而能够使其受驱动地由弹力和/或重力锁止到制动锁齿部件的闭锁自由空间中。然而可替换地也能够实现的是，棘爪气动地或液压地保持开放，其中，控制器随后能够通过驱控相应的阀来释放棘爪的运动。然而在此范畴中重要的是，该锁止自身安全地(eigensicher)实施，这在此范畴中表示，在能量缺失的情况下必须自动地占据安全的运行位置，即在电力短缺或类似情况下将棘爪自动地啮合到制动锁齿部件中。
同样有利地，控制器(电子的或数字的控制器)冗余地或自身安全地实施，从而使得故障总是导致升降装置的紧急停止。同样地，监视起升装置的下降速度的速度传感器的功能实施为冗余的，和/或通过特别的安全电路进行监视。
在一个有利的设计方案中，对升降装置的或者运动负载的下降速度的监视借助于绳编码器(Seilcodegeber)实现，其表现为常见并且非常可靠的仪器。可替换地，转速传感器或增量式编码器或类似物也能够为了检测速度而与升降装置的驱动器的轴、例如与受制动锁齿部件作用的轴连接。在这样的情况下，制动锁齿部件有利地设计为齿盘(制动锁齿盘)。在一个有利的设计方案中也能够实现的是，用于相互控制的两个完全不同的测量装置相互组合，例如绳编码器与转动传感器组合，或者雷达传感器与激光辅助测量方法组合等。
有利地，控制器设计用于，在常规运行中使得棘爪到制动锁齿部件处的抵靠仅在升降装置的静止运行的情况下进行。因此避免了棘爪的磨损，其例如能够在升高负载时发生，其中原则上不绝对要求棘爪与制动锁齿部件分开。
对棘爪的功能和特别是两个用于检测棘爪的相应位置或者相应运行状态的传感器的功能的检查能够简单并且首先也爱护材料地进行，其中，执行器在升降装置的或者升降装置负载的缓慢下降(试运行)时切换为无电流或者无能量的，其中，棘爪首先抵靠到制动锁齿部件处并且之后也必须插入到制动锁齿部件中。这表示，在试运行中，棘爪的所有三个运行状态以及两个传感器在触发执行器时必须进行转换。此外能够实现的是，在检查中在棘爪锁止以及静止运行时连续地提高马达转矩，以便检查棘爪的机械强度和制动锁齿部件的保持力矩。这样的检查能够爱护材料地自动地在常规状态中进行，例如每天一次或甚至在每次有效使用升降装置之前进行。
附图说明
接下来根据附图来阐述根据本发明的安全制动器的实施例。实施例同时用于阐述根据本发明的方法。
在此示出：
图1示出根据本发明的安全制动器在负载以允许的速度升高或下降时的示意图，
图2示出在升降装置符合运行地停止时的安全制动器，
图3示出在升降装置紧急停止时在“捕捉情况”后的安全制动器。
具体实施方式
图1、2和3分别示出在不同运行状态中的相同的装置。因此，根据图1标注的各个部件的功能性阐述和参考标号类似地也适用于图2和图3。
尽管附图示出了转动的制动锁齿部件(制动锁齿盘)，但是能够以类似的方式特别对于升降台和另外的线性工作的升降装置而言将制动锁齿部件实施为齿条(制动锁齿条)。
在图1中，设计为制动锁齿盘并且接下来也这样称呼的制动锁齿部件BS和棘爪SK作为升降装置的部件示出，其中，棘爪SK利用执行器A进行操纵。在当前的实施例中实施为开关(常开触点)的传感器S1和S2利用棘爪SK的运动进行操纵，其中，棘爪SK能摆动地支承。制动锁齿盘BS经由制动环或另外的摩擦元件(未示出)与升降装置的驱动轴(同样未示出)连接。制动锁齿盘BS和其余(未示出)的升降装置基本上对应于现有技术，其例如在出版物DE 101 48 408 C1中阐述，然而与现有技术相比，棘爪SK、其操纵设备(执行器A)和传感设备(传感器S1和S2)改变了。同样相对于现有技术发生改变或者附加存在的是用于监视升降装置的下降速度或者负载速度的(未示出的)传感器。
接下来进行的是，升降装置的或者负载的下降速度借助于在制动锁齿盘BS的转动轴处的(未示出的)转速传感器进行测定。参考附图，制动锁齿盘BS在逆时针转动时使负载下降，在顺时针转动时使负载上升。
传感器S1和S2与升降装置的控制器连接并且给控制器提供关于棘爪SK的位置的信息。在此，传感器S1和S2对应于棘爪SK的三个可能的运行状态(位置)中的一个。在可替换的设计方案中，也能够应用传感器的另外的组合，例如能够在一个组件中组合多个传感器，或者也能够例如由单独的“模拟发送器”检测棘爪SK的摆动角度并且通知(未示出的)控制器。然而由于对差错进行监视的原因所提供的是，采用相互独立的传感器或者开关，从而能够实现功能的可信度检查或者监视。
在当前的实施例中，传感器S1连接和布置为，当棘爪SK与制动锁齿盘BS分开时传感器是闭合的，即在制动锁齿盘BS转动时棘爪SK也不与制动锁齿盘BS接触。该情况在图1中示出；在开关或者传感器S1闭合的情况下释放升降装置的驱动器，亦即不仅用于负载的上升还用于下降。
图2示出了升降装置的“常规的停止”，其中，执行器A释放棘爪SK。这表示，与图1中所示的执行器A将棘爪SK与制动锁齿盘BS分开不同，棘爪SK现在通过弹力(弹簧在传感器S1的操纵元件上示出)摆回到制动锁齿盘BS处并抵靠在该处。传感器S1现在是断开的，这例如也能够适用于将升降装置的驱动器切换为无电流的情况。在此设计为“常开触点”的传感器S1现在与图1相反是断开的，并且由此为连接的控制器传递关于棘爪SK抵靠在制动锁齿盘BS处的信息。
在此再次说明的是，在图1和图2的运行状态之间的区别原则上也能够通过单独的开关或者传感器实现，然而这就取消了传感器S1和S2的正确功能的现在可行的相互监视。这表示，具有至少两个传感器或者开关、示出的实施例提高了系统的安全性或者实现了故障识别。
由于制动锁齿盘BS的特别的设计方案，其中闭锁自由空间在切向方向上具有凹部，所以仅当在根据图2的图的棘爪SK抵靠的情况下发生进一步的下降运动(制动锁齿盘BS逆时针的转动运动)时，棘爪SK才完全进入到制动锁齿盘BS的闭锁自由空间中。该状态在图3中示出。
因此，在图3中示出的状态仅当负载或者升降装置的下降在执行器A的无能量的运行状态中进行时才能够出现，这不设置在升降装置的常规运行中。这表示，图3中示出的状态仅能够在“捕捉情况”中出现，即在下降运行期间在棘爪SK插入或者锁止时出现。在此，能摆动的棘爪SK与根据图2的状态相比进一步在制动锁齿盘BS的转动轴的方向上摆动，这通过操纵(断开)传感器S2(常开的开关)探测。由此，连接的控制器得到的信息为出现“捕捉情况”，这例如能够用于关闭驱动器(“紧急停止”)、触发警报或类似物。
在有计划地(常规运行)升高负载或者升降装置时操纵执行器A，即在该实例中为起重磁铁“供电”。由此使得棘爪SK摆动离开制动锁齿盘BS。该状态在图1中示出。升降驱动器能够接通并且松开运行制动器(假如存在)。同样适用于负载的有计划的下降。在静止状态(“升降装置静止”)中不仅驱动器还有执行器A是无电流的。可能存在的运行制动器进行啮合。棘爪SK抵靠在制动锁齿盘BS的齿部处(图2)，但是不完全插入到制动锁齿盘BS的闭锁自由空间中。
如果现在运行制动器出现故障或者由于另外的原因使负载不必要地继续下降，那么棘爪SK就完全插入到下一个闭锁自由空间中并且因此锁止制动锁齿盘。升降装置或者负载确保不再继续下降。传感器S2被操纵并且避免了驱动器能够通过常规的操作进程接通。然而，在该位置(图3)驱动器能够切换到“上升”，以便使棘爪SK自由运行，从而能够再次达到图2的状态，并且随后能够通过执行器A执行棘爪SK的完全的分开(图1)。类似于运行制动器在升降装置的静止状态中发生的故障所描述的情况，也在运行状态中在升降装置的故障的情况下、即在根据图1的图的棘爪SK的分开状态中，执行器A被松开或者切换为“无电流”的。当通过(未示出的)转速或速度传感器探测到超过负载的允许的下降速度或者升降装置的驱动轴的下降转速时，这例如能够通过控制器启动。这同样地适用于能量供给的或类似的故障情况。随后，棘爪SK首先抵靠到制动锁齿盘BS处(图2)并且很快插入到闭锁自由空间中，从而使得制动锁齿盘BS的制动部件能够延迟和制动该轴、卷绳筒(Seiltrommel)或类似物。
特别地，通过使用两个传感器S1和S2并且通过在无能量的状态中棘爪SK的自动(弹力和/或重力)的操纵，给出了安全制动器的安全的运行。根据要求的安全性(安全等级)，解决方案的基本部件、特别是控制器和用于检测负载的速度的传感器能够或应该冗余地实施或持续地监视(“防故障”)。所示的解决方案实现了精确地维持触发速度。
此外所示解决方案能够实现的是，棘爪SK的正确的功能通过非破坏性的测试运行进行监视，其中，升降装置设置到缓慢的下降运动中，并且执行器A切换为无电流的，其中，借助于传感器S1和S2必须依次探测棘爪SK的所有三个所述的运行状态。在制动锁齿盘BS在下降运行中锁止的、根据图3的运行状态中，还能够逐渐提高用于下降运动的马达力矩，直至到达额定力矩或直至制动锁齿盘BS处的制动部件开始滑行。最后，能够利用绳编码器、转动发送器或类似物进行监视。以该方式能够实现的是，根据在此由驱动器接收的电流来测定制动的保持力矩，并且在此确定在此测定的值是否位于规定的额定范围之内。两个测试、即不仅传感器S1和S2的测试还有制动装置的测试不仅能够手动地触发，还能够自动地在常规的时间间隔中由升降装置执行。显而易见地，测试结果通过控制器评估并且相应地可视化或归档，其中能够设置的是，升降装置在故障或不可靠时自动停止。

Claims (13)

1.一种用于升降装置的安全制动器，其中，制动锁齿部件(BS)与所述升降装置的至少一个驱动器连接，并且其中，棘爪(SK)设置用于在所述升降装置的不允许的下降速度的情况下啮合到所述制动锁齿部件(BS)的闭锁自由空间中，其中，所述制动锁齿部件(BS)被锁止，其特征在于，
设置有用于操纵所述棘爪(SK)的执行器(A)，其中，所述棘爪(SK)和所述执行器(A)设计和布置用于，使得所述棘爪(SK)在所述执行器(A)的无能量的状态中抵靠在所述制动锁齿部件(BS)处或者插入到所述制动锁齿部件(BS)的所述闭锁自由空间中，并且所述棘爪(SK)在所述执行器(A)的有能量的状态中与所述制动锁齿部件(BS)分开或者从所述闭锁自由空间中脱离并且释放所述制动锁齿部件(BS)，
设置有用于控制所述驱动器并且用于操纵所述执行器(A)的电子的或数字的控制器，其中，所述控制器设计用于监视所述升降装置的下降速度，并且在超过允许的下降速度时设置使得所述执行器(A)转到所述无能量的状态中，并且
设置有两个用于测定所述棘爪(SK)的运行状态的、与所述控制器连接的传感器(S1、S2)，其中，借助于所述传感器(S1、S2)能够在所述运行状态方面至少在分开状态、抵靠状态和完全插入到所述闭锁自由空间中的状态之间进行区分。
2.根据权利要求1所述的安全制动器，其特征在于，所述执行器(A)是电的起重磁铁。
3.根据权利要求1所述的安全制动器，其特征在于，所述制动锁齿部件(BS)的所述闭锁自由空间设计用于，仅在所述升降装置下降时使得所述棘爪(SK)在所述棘爪抵靠在所述制动锁齿部件(BS)处时完全地插入到所述闭锁自由空间中。
4.根据权利要求1所述的安全制动器，其特征在于，所述控制器设置用于操纵所述升降装置的所述驱动器，其中，所述控制器设计用于，在常规运行中使得所述升降装置的下降仅在所述执行器(A)的所述有能量的状态中进行。
5.根据权利要求4所述的安全制动器，其特征在于，所述控制器设计用于，在常规运行中使得所述棘爪(SK)到所述制动锁齿部件(BS)处的抵靠仅在所述升降装置的静止运行的情况下进行。
6.根据权利要求1所述的安全制动器，其特征在于，为了监视所述升降装置的下降速度，设置有与所述升降装置连接的绳编码器、或者与所述升降装置的所述驱动器连接的转速传感器。
7.根据权利要求6所述的安全制动器，其特征在于，所述绳编码器或者所述转速传感器防故障地或冗余地实施。
8.根据权利要求1所述的安全制动器，其特征在于，所述控制器防故障地或冗余地设计。
9.根据权利要求1所述的安全制动器，其特征在于，设置有用于测试两个所述传感器(S1、S2)的测试运行，其中设置使得所述升降装置在无能量的执行器(A)的情况中下降，其中所述执行器(A)切换为无能量的，并且其中设置使得所述传感器(S1、S2)的信号在所述棘爪(SK)抵靠和插入时被检验。
10.根据权利要求1所述的安全制动器，其特征在于，两个所述传感器(S1、S2)中的至少一个实施为开关。
11.一种用于升降装置的安全制动器的方法，其中，制动锁齿部件(BS)与所述升降装置的驱动器间接地或直接地连接，并且其中，棘爪(SK)在所述升降装置的不允许的下降速度的情况下啮合到所述制动锁齿部件(BS)的闭锁自由空间中，其中，将所述制动锁齿部件(BS)锁止，其特征在于，
设置用于操纵所述棘爪(SK)的执行器(A)，其中，将所述棘爪(SK)在所述执行器(A)的无能量的状态中按压在所述制动锁齿部件(BS)处或者插入到所述制动锁齿部件(BS)的所述闭锁自由空间中，并且将所述棘爪(SK)在所述执行器(A)的有能量的状态中与所述制动锁齿部件(BS)分开或者从所述闭锁自由空间中脱离并且释放所述制动锁齿部件(BS)，
由电子的或数字的控制器进行对所述执行器(A)的操纵，其中，由所述控制器监视所述升降装置的下降速度，并且在超过允许的下降速度时将所述执行器(A)设置到所述无能量的状态中，并且
由两个传感器(S1、S2)检测所述棘爪(SK)的相应的运行状态，其中，借助于所述传感器(S1、S2)在所述运行状态方面至少在分开状态、抵靠状态和完全插入到所述闭锁自由空间中的状态之间进行区分，并且其中，在驱控所述执行器(A)和所述驱动器时，由所述控制器使用检测的速度和两个所述传感器(S1、S2)的信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在确定超过允许的所述下降速度时和/或在探测到所述棘爪(SK)的所述抵靠状态或者完全插入到所述闭锁自由空间中的状态时，在常规运行中由所述控制器关闭所述驱动器的下降运动。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，执行用于测试两个所述传感器(S1、S2)的测试运行，其中，在无能量的执行器(A)的情况下由所述控制器将所述升降装置的所述驱动器切换到下降运行中，其中，所述执行器(A)切换到所述无能量的状态中，其中，在所述棘爪(SK)抵靠和插入时对两个所述传感器(S1、S2)的功能进行检验。
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