CN108313855B - 一种多轿厢立体循环电梯系统及协同运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于直线电机直驱电梯的领域，尤其涉及一种多轿厢立体循环电梯系统及协同动作方法，共包括五种定位机构和两种转动装置，五种定位机构分别为将轿厢固定在驱动架上的第一定位机构，将轿厢固定在小循环机架上的第二定位机构，将小循环机架沿水平旋转方向固定的第三定位机构，将转动架沿竖直轨道方向固定的第四定位机构，将转动架沿水平轨道方向固定的第五定位机构，两种转动装置分别为用于小循环变轨的第一转动装置和用于水平变轨的第二转动装置。这五种定位机构和两种转动装置以及与电梯的直线电机之间的动作协调和定位精准可以实现轿厢在三维立体方向上的运动并保证电梯变轨运动的合理和乘坐人员的安全，本发明所涉及内容在国内尚属首次。

Description

一种多轿厢立体循环电梯系统及协同运行方法

技术领域

本发明属于直线电机直驱电梯的领域，涉及一种多轿厢立体循环电梯系统及协同运行方法。

背景技术

直线电机直驱电梯是一种新型的电梯，它由直线电机取代传统电梯的缆绳驱动轿厢，可以实现多个轿厢在同一井道内同时运行，大大提高了电梯的运载效率，此外，利用变轨系统还可以实现电梯轿厢竖直运行与水平运行之间的相互转化；德国蒂森克虏伯公司提出了一款名为MULTI的直线电机直驱电梯，它通过平面变轨装置连接电梯的竖直与水平轨道，可以实现电梯轿厢的竖直运行与水平运行之间的相互转换，河南理工大学提出了一款名为MAGBUS的多轿厢立体循环电梯（相关专利请参阅200910064738.3和21710717838.6），不仅可以实现轿厢的竖直运行和水平运行之间的相互转化，还可以通过小循环变轨改变轿厢在机架上的位置，进而可以实现轿厢在三维立体运行方向的变轨，因此，变轨装置是多轿厢立体循环电梯的关键设备之一；另外，为了防止轿厢在运行和变轨时出现剧烈的摆动与颠簸，并使轿厢始终处于底部朝下有利于人体站立的竖直状态，轿厢也需要由定位装置进行定位；多轿厢立体循环电梯装备有多个变轨装置和定位装置，它们之间动作的协调性和定位的精准性对轿厢实现在三维立体方向的变轨运动、保证电梯变轨运动的合理和乘坐人员的安全至关重要；目前，尚没有见到相关的技术公开。

发明内容

本发明的目的在于为多轿厢立体循环电梯提出一种变轨及定位的协同动作方案，该方案涉及多个变轨及定位装置，并使它们动作协调和定位精准，从而可以实现轿厢在三维立体方向的运动并保证电梯变轨运动的合理和乘坐人员的安全。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多轿厢立体循环电梯系统，所述多轿厢立体循环电梯由4个基本模块拼接组成，包括小循环机架组件模块、固定机架组件模块、轿厢组件模块、水平移动轨道组件模块；在同一井道内，每一个楼层安装一个小循环机架组件模块，相邻两层的小循环机架组件模块由一个固定机架组件模块连接构成竖直移动轨道，固定机架组件模块与井道固定，所述水平移动轨道组件模块固定安装在相邻的两个井道之间的同一楼层的楼层壁上，从而形成水平移动轨道，所述轿厢组件模块可在竖直移动轨道和水平移动轨道上移动。

进一步，所述小循环机架组件模块的主要部件是小循环机架和转动架组件模块，所述固定机架组件模块的主要部件是固定机架，小循环机架和固定机架均由一个主立柱和四个分立柱作为支撑体，小循环机架和固定机架的主立柱由第一转动装置连接在一起，所述第一转动装置包括安装在固定机架的主立柱上的第一转动装置定子和安装在小循环机架的主立柱上的第一转动装置转子，从而使小循环机架在可以在电机的带动下绕主立柱轴旋转。

进一步，所述小循环机架组件模块的四周有四个面，每一个面上均安装一部转动架组件模块，并由第二转动装置与小循环机架连接，所述第二转动装置定子位于小循环机架上，第二转动装置转子位于转动架组件模块的背面中心处，第二转动装置转动轴与其所在面垂直；所述转动架组件模块可以在电机的作用下，实现竖直方向上的90°旋转。

进一步，所述小循环机架的四个面上常规设置有第一直线电机定子以及相配套的第一导轨，所述小循环机架与所述转动架组件模块的衔接处为向内凹的圆弧形，所述第四定位机构位于小循环机架上第一导轨的外部两侧；与第二定位机构相配套使用的第四定位孔位于小循环机架组件模块的下方，第一直线电机定子的两侧；与第三定位机构相配套使用的第五定位孔位于小循环机架的四个分立柱上。

进一步，所述转动架组件模块主要部件为转动架，所述转动架的上下两端为向外凸的圆弧形，且与所述的小循环机架内凹圆弧形处相匹配，所述转动架的表面中线处安装第二直线电机定子，左右两侧安装第二导轨，背部中心安装第二转动装置转子，所述第二导轨上下端的侧壁上均设置有定位卡槽，以配合所述第四定位机构的插入。

进一步，所述固定机架的四周的四个面上均设置有第三直线电机定子以及相配套的第三导轨；所述固定机架的四个分立柱上安装有第三定位机构，所述第三定位机构可插入所述第五定位孔中，用于实现对小循环机架组件模块在旋转方向上的定位。

进一步，所述轿厢组件模块包括驱动架、轿厢架、轿厢以及第一定位机构和第二定位机构，所述轿厢被安装在轿厢架上，所述驱动架的两端均常规设置有夹轨器和导靴，其中驱动架的一面中心通过旋转轴与所述轿厢架活动连接，其另一面的中线设置为直线电机动子，所述第一定位机构位于轿厢架中部两侧，所述第二定位机构位于轿厢架底部，所述驱动架的架体上还设置有三个定位孔，分别为第一定位孔、第二定位孔、第三定位孔，这三个定位孔与所述的第一定位机构相配套使用，用于当轿厢在水平或竖直移动时将轿厢固定在驱动架上。

进一步，所述水平移动轨道组件模块包括水平轨道、第四导轨、第四直线电机定子、第五定位机构，所述第四直线电机定子位于水平轨道的中线上，所述水平轨道的两侧相配套的设置有第四导轨，其两端安装有第五定位机构，第五定位机构用于在转动架处于水平状态时第五定位机构伸出插入位于转动架上两端侧壁的定位卡槽内，实现转动架组件模块在水平方向上的定位。

一种多轿厢立体循环电梯系统协同运行的方法，利用上述的一种多轿厢立体循环电梯系统，通过四个基本模块、五个定位机构、以及两种转动装置之间的协同动作共同实现轿厢在不同位置之间的移动，这种协同动作可以由电气控制系统或者PLC控制进行。

进一步，所述的四个基本模块、五个定位机构、以及两种转动装置之间的协同动作为：在第一转动装置的作用下，所述小循环机架组件模块相对于所述固定机架组件模块进行小循环顺/逆变轨，以实现同一井道内，协同第三定位机构将所述轿厢组件模块从竖直移动轨道的一个面变换到另一个面；在第二转动装置的作用下，所述转动架组件模块相对于小循环机架组件模块进行水平正/反变轨，以实现所述轿厢组件模块在小循环机架组件模块与水平移动轨道组件模块之间的相互转换，从而实现轿厢的竖直移动和水平移动之间的相互转换，此过程中涉及第一定位机构、第二定位机构、第四定位机构和第五定位机构的协同动作。

本发明的有益效果是：本发明中的五种定位机构和两种转动装置以及与电梯的直线电机之间动作的精准协同可以实现轿厢在三维方向上的移动，从而使得轿厢运载人员或者货物到达任意井道或者楼层，提高了运输的便捷性；本发明中的轿厢组件模块通过水平变轨或者竖直变轨进行动作，并且通过定位机构保证变轨动作的精准合理以及乘坐人员的舒适安全；本发明涉及的装置所采用的协同动作方法，在国内尚属首次，既提高了运转效率，又保证了轿厢平稳移动到指定位置，具有极好的使用效果和推广效果；本发明使用在大型煤矿井道或者多层围护式建筑中，可将人员或者物资运输变的快捷有序，保证了人员物资的运送效率。

附图说明

图1为本发明多轿厢立体循环电梯系统的总体示意图。

图2为本发明中同一井道内小循环机架组件模块与固定机架组件模块处于正常安装状态下的示意图。

图3为本发明中同一井道内小循环机架组件模块与固定机架组件模块处于工作状态下的示意图。

图4为本发明中一个小循环机架组件模块的示意图，其中位于四面的转动架组件模块均处于竖直状态。

图5为本发明中一个小循环机架组件模块的示意图，其中位于四面的转动架组件模块中，三个处于竖直状态，一个处于水平状态。

图6为本发明中一个小循环机架组件模块中的一个转动架组件模块正在进行水平正变轨的示意图。

图7为本发明中一个小循环机架组件模块中的一个转动架组件模块正在进行水平反变轨的示意图。

图8为本发明中一个转动架组件模块正面结构的示意图。

图9为本发明中一个转动架组件模块背面结构的示意图。

图10为本发明中一个固定架组件模块的示意图，其中第三定位机构的伸缩杆伸出。

图11为本发明中一个固定架组件模块的示意图，其中第三定位机构的伸缩杆缩回。

图12为本发明中一个轿厢组件模块的示意图，其中轿厢处于竖直移动状态。

图13为本发明中一个轿厢组件模块的示意图，其中轿厢处于竖直移动状态。

图14为本发明中一个轿厢组件模块的示意图，其中轿厢处于水平移动状态。

图15为本发明中一个轿厢组件模块的示意图，其中轿厢处于水平移动状态。

图16为本发明中驱动架的示意图。

图17为本发明中一个水平移动轨道组件模块的示意图。

图18为本发明中一个转动架组件模块与水平移动轨道连为一体的示意图。

图19为本发明中轿厢在竖直移动时的状态示意图。

图20为本发明中轿厢在水平移动时的状态示意图。

图21为本发明中轿厢在水平正变轨时的状态示意图。

图22为本发明中轿厢在小循环逆变轨时的状态示意图。

图23为本发明中直线电机正转时电梯轿厢的运行方向示意图。

图24为本发明多轿厢立体循环电梯的总体配置斜视示意图。

图25为本发明多轿厢立体循环电梯的总体配置俯视示意图。

图26为本发明实施例一中直线电机、各定位机构和转动装置的动作时序图。

图27为本发明实施例二中直线电机、各定位机构和转动装置的动作时序图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1~3所示，一种多轿厢立体循环电梯系统，分布在四个井道和三层楼层中，分别将四个井道编号为井道①、井道②、井道③和井道④，将三层楼层从低层向高层编号为楼层I、楼层II和楼层III，所述的一种多轿厢立体循环电梯系统由4个基本模块拼接组成，包括小循环机架组件模块1、固定机架组件模块2、轿厢组件模块3、水平移动轨道组件模块4；如图2和图3所示，在同一井道内，每个楼层安装一个小循环机架组件模块1，相邻两层的小循环机架组件模块1由一个固定机架组件模块2连接构成竖直移动轨道，所述的固定机架组件模块2与井道固定，在整个轿厢的变轨与运行中始终保持静止，如图1所示，所述水平移动轨道组件模块4固定安装在相邻的两个井道之间的同一楼层的楼层壁上，从而形成水平移动轨道，如图1和图3所示，所述轿厢组件模块3可在竖直移动轨道和水平移动轨道上移动。

如图4~5所示，所述小循环机架组件模块1的主要部件是小循环机架101和转动架组件模块104，如图10~11所示，所述固定机架组件模块2的主要部件是固定机架201，小循环机架101和固定机架201均由一个主立柱和四个分立柱作为支撑体，小循环机架101和固定机架201的主立柱由第一转动装置连接在一起，所述第一转动装置包括安装在固定机架201的主立柱上的第一转动装置定子205和安装在小循环机架101的主立柱上的第一转动装置转子108，从而使小循环机架1在可以在电机的作用下实现绕其主立柱轴的旋转，所述小循环机架组件模块1可以实现水平面上的90°、180°、270°、360°的旋转，小循环变轨是指小循环机架组件模块沿水平方向绕其主立柱旋转，从而将轿厢从同一井道内的一个面变换到另一个面上，并规定沿着小循环机架组件模块1的俯视方向观察，逆时针旋转称为小循环逆变轨，顺时针旋转称为小循环顺变轨；所述固定机架的四周的四个面上均设置有第三直线电机定子203以及相配套的第三导轨202；所述固定机架的四个分立柱上安装有第三定位机构204，与第三定位机构204相配套的第五定位孔107位于小循环机架的四个分立柱上；在正常状态下，第三定位机构204的伸缩杆伸出并插入第五定位孔107内，使固定机架组件模块2与小循环机架组件模块1连为一体，实现对小循环机架组件模块1沿旋转方向上的固定，便于轿厢组件模块3在竖直方向上实现跨越楼层的移动。

如图4~9所示，所述小循环机架组件模块1的四周有四个面，每一个面上均安装一部转动架组件模块104，每一部转动架组件模块104均由第二转动装置与小循环架101连接，其中第二转动装置定子位于小循环机架101上，第二转动装置转子位于转动架组件模块104的背面中心处，第二转动装置转动轴与所在面垂直，该转动装置可在电机的带动下，使转动架组件模块104实现竖直方向上的90°旋转，如图6~7所示，水平变轨是指转动架组件模块104沿竖直方向旋转90°，实现运行轨道的水平方向与竖直方向之间的相互转化，规定由于转动架组件模块104的旋转，使位于该模块上的第二直线电机定子10402由竖直状态旋转为水平状态的变轨称为水平正变轨，反之称为水平反变轨，为了便于轿厢运行方向的控制，对所有水平变轨的转动架旋转方向进行统一，规定沿转动架表面正视方向观察，水平正变轨的旋转方向均为顺时针方向，水平反变轨的旋转方向均为逆时针方向；所述小循环机架101的四个面上常规设置有第一直线电机定子103以及相配套的第一导轨102；所述第四定位机构105位于小循环机架101上第一导轨102的外部两侧，其可插入转动架10401上的定位卡槽10404内，在正常状态下，第四定位机构105的伸缩杆伸出，插入位于转动架10401的定位卡槽10404内，将转动架组件模块104沿竖直方向牢牢地卡住，便于轿厢组件模块3沿竖直轨道方向移动，当要实行水平变轨时，第四定位机构105的伸缩杆缩回，不再卡住转动架10401，便于转动架组件模块104旋转；另外还有第二定位机构303的第四定位孔106设置在转动架组件模块1的下方第一直线电机定子103的两旁。

如图8~9所示，所述转动架组件模块104主要部件为转动架10401，所述转动架10401的上下两端为向外凸出的圆弧形，其左右两侧为第二导轨10403，其中线上安装第二直线电机定子10402，其背部中心为用于水平变轨的第二转动装置转子10405，所述第二导轨上下端的侧壁上均设置有定位卡槽10404，用于配合所述第四定位机构105的插入，使得转动架组件模块104在小循环机架组件模块1中处于垂直状态，从而使得竖直移动轨道的形成，也可以用于配合所述第五定位机构404的插入，使得转动架组件模块104在小循环机架组件模块1中处于水平状态，从而使得水平移动轨道形成；所述小循环机架组件模块1与所述转动架组件模块104的衔接处，前者为内凹的圆弧形，后者为外凸的圆弧形，二者相匹配，便于实现转动架组件模块104的旋转。

如图12~15所示，所述轿厢组件模块3包括驱动架308、轿厢架302、轿厢301以及第一定位机构306和第二定位机构303，所述轿厢301被安装在轿厢架302上，所述驱动架308的两端均常规设置有夹轨器304和导靴305，其中一面中心通过旋转轴与所述轿厢架302活动连接，其另一面的中线设置为直线电机动子309，所述第一定位机构306位于轿厢架302中部两侧，所述第二定位机构303位于轿厢架302底部，所述驱动架308的架体上还设置有三个定位孔307，分别为第一定位孔30701、第二定位孔30702、第三定位孔30703，第一定位机构306的伸缩杆伸出后插入位于驱动架308的定位孔307内，可使轿厢架302与驱动架308连为一体，第二定位机构303的伸缩杆伸出后插入位于小循环机架101上的第四定位孔106内，可使轿厢架302与小循环机架101连为一体，且第二定位机构303与第四定位孔106相连接时，轿厢架302与驱动架308之间的旋转轴要求与水平变轨的转动轴相重合；当轿厢301竖直移动时，第一定位机构306的伸缩杆伸出并插入位于驱动架308的第一定位孔30701和第二定位孔30702内，而第二定位机构303的伸缩杆缩回，这样可以使轿厢架302固定在驱动架308上并随着驱动架308竖直运行，防止轿厢301在竖直移动时出现剧烈的摆动与颠簸；当轿厢301水平移动时，第一定位机构306的伸缩杆伸出并插入位于驱动架308的第二定位孔30702和第三定位孔30703内，而第二定位机构303的伸缩杆缩回，这样可以使轿厢架302固定在驱动架308上并随着驱动架308水平运行，防止轿厢301在水平移动时出现剧烈的摆动与颠簸；当轿厢301要进行小循环和水平变轨时，第一定位机构306的伸缩杆缩回，第二定位机构303的伸缩杆伸出并插入位于小循环机架101的第四定位孔106内，使轿厢架302固定在小循环机架101上，既可以防止轿厢301在变轨时出现剧烈的摆动与颠簸，又可以使轿厢301在水平变轨时始终处于底面朝下从而有利于人体站立的竖直状态。

如图17所示，所述水平移动轨道组件模块4包括水平轨道401、第四导轨402、第四直线电机定子403、第五定位机构404，所述第四直线电机定子403位于水平轨道401的中线上，所述水平轨道401的两侧相配套的设置有第四导轨402，其两端安装有第五定位机构404，在正常状态下，第五定位机构404的伸缩杆缩回，当转动架组件模块104完成水平正变轨以后，转动架组件模块104呈水平状态，第五定位机构404的伸缩杆伸出并插入转动架10401的定位卡槽10404内，将转动架组件模块104沿水平方向牢牢地卡住，所述水平移动轨道组件模块4的两端设置为内凹的圆弧形，用来与移动架组件模块104的两端的外凸圆弧形相匹配；如图18所示，转动架组件模块104与水平移动轨道连为一体，便于轿厢组件模块3实现在水平方向上的跨井道移动或实现轿厢的水平移动与竖直移动之间的转换。

本发明的工作原理，如图19~23所示，轿厢处于竖直移动、水平移动和水平变轨时的状态，其中，如图19所示，轿厢竖直移动时的状态，其中第一定位机构306的伸缩杆伸出并插入位于驱动架308上的第一定位孔30701和第二定位孔30702内，第二定位机构303的伸缩杆缩回，使轿厢架302固定在驱动架308上，防止轿厢在竖直移动时出现摆动与颠簸；如图20所示，轿厢在水平移动时的状态，其中第一定位机构306的伸缩杆伸出并插入位于驱动架308的第二定位孔30702和第三定位孔30703内，第二定位机构303的伸缩杆缩回，使轿厢架302固定在驱动架308上，防止轿厢在水平移动时出现摆动与颠簸；如图21所示，轿厢在水平变轨时的状态，其中第二定位机构303的伸缩杆伸出并插入位于小循环机架101上的第四定位孔106内，第一定位机构306的伸缩杆缩回，使轿厢架302固定在小循环机架101上，使轿厢在水平变轨时始终处于底面朝下有利于人体站立的竖直状态；如图22所示，轿厢在小循环变轨时的状态，其中第二定位机构303的伸缩杆伸出并插入位于小循环机架101上的第四定位孔106内，第一定位机构306的伸缩杆缩回，使轿厢架302固定在小循环机架101上，防止轿厢在小循环变轨时出现摆动与颠簸；如图23所示，规定了电梯轿厢的运行方向，其中规定电梯的直线电机正转时，轿厢竖直方向上向上运行，根据水平变轨时旋转方向的定义，电梯的直线电机正转时，轿厢沿水平方向向右运行，电梯的直线电机反转时，运行方向与图示位置相反。

一种多轿厢立体循环电梯协同运行方法，利用上述一种多轿厢立体循环电梯系统中的五种定位机构和两种转动装置进行，所述的五种定位机构分别为：第一定位机构306、第二定位机构303、第三定位机构204、第四定位机构105和第五定位机构404，所述的两种转动装置分别为用于小循环变轨时小循环机架组件模块1的转动的第一转动装置，和用于水平变轨时转动架组件模块104的转动的第二转动装置，电梯轿厢运行到不同位置时，需要由这五种定位机构、两种转动装置以及电梯的直线电机协同动作来实现，实现这些装置的协同动作可以由电气控制或者PLC控制方法实现。

如图24~25所示，为了方便后文叙述，对所有的井道、楼层以及井道内的四个面按照图示编号进行定义，位于{I①}的小循环机架101是指位于第I层、井道①的小循环机架101，位于{I①}的第三定位机构204为用于固定位于{I①}的小循环机架101，{①A}是指井道①的A面，位于{I①A}的转动架组件模块104是指位于第I层、井道①、A面的转动架组件模块104，以此类推；在后文叙述中，由于小循环变轨所带来的位置变化，相同的转动架组件模块104、第四定位机构105和第四定位孔106在小循环变轨前后会出现指代名称的不一致，例如：位于{I②A}的转动架组件模块104，当经过位于{I②}的小循环机架组件模块1的小循环逆变轨90°以后，其位置变换到了{I②B}，变轨后又被称为位于{I②B}的转动架组件模块104；名称的不一致会为后文的叙述带来混乱，为了避免该混乱，按照图24所示，将每一件转动架组件模块104、第四定位机构105和第四定位孔106的位置重新编号，列入下表进行标示。

图24中的位置	编号	图24中的位置	编号	图24中的位置	编号
						{I①A}	(1)	{II①A}	(17)	{III①A}	(33)
{I①B}	(2)	{II①B}	(18)	{III①B}	(34)
						{I①C}	(3)	{II①C}	(19)	{III①C}	(35)
{I①D}	(4)	{II①D}	(20)	{III①D}	(36)
						{I②A}	(5)	{II②A}	(21)	{III②A}	(37)
{I②B}	(6)	{II②B}	(22)	{III②B}	(38)
						{I②C}	(7)	{II②C}	(23)	{III②C}	(39)
{I②D}	(8)	{II②D}	(24)	{III②D}	(40)
						{I③A}	(9)	{II③A}	(25)	{III③A}	(41)
{I③B}	(10)	{II③B}	(26)	{III③B}	(42)
						{I③C}	(11)	{II③C}	(27)	{III③C}	(43)
{I③D}	(12)	{II③D}	(28)	{III③D}	(44)
						{I④A}	(13)	{II④A}	(29)	{III④A}	(45)
{I④B}	(14)	{II④B}	(30)	{III④B}	(46)
						{I④C}	(15)	{II④C}	(31)	{III④C}	(47)
{I④D}	(16)	{II④D}	(32)	{III④D}	(48)

同样的，为了方便后文叙述，对图示的水平移动轨道以及水平移动轨道的两端进行定义，图中共有6条水平移动轨道，分别编号为(1)~(6)，在俯视图图25中，定义每一个水平移动轨道组件模块4和水平移动轨道401按照逆时针旋转方向的始端为(i)，末端为(ii)，例如水平移动轨道401(1)靠近井道①的端部为该轨道的(i)端，靠近井道②的端部为该轨道的(ii)端。

实施例一

一种多轿厢立体循环电梯协同运行方法，如图26所示，使得轿厢从位置{I①A}运行到位置{III③B}，其路径为：从位置{I①A}经轨道(1)水平移动到位置{I②A}，位于{I②}处的小循环机架组件模块1进行小循环逆变轨90°，将轿厢变轨到位置{I②B}，沿着{②B}面竖直向上移动到位置{II②B}，经轨道(3)水平移动到位置{II③B}，沿着{③B}面竖直向上移动到位置{III③B}，可简化为{I①A}→轨道(1)→{I②A}→{I②B}→{II②B}→轨道(3)→{II③B}→{III③B}。

初始时刻，承载所研究轿厢的轿厢组件模块3（下文简称为轿厢组件模块3）位于位置{I①A}，其第一定位机构306的伸缩杆处于缩回状态，第二定位机构303的伸缩杆处于伸出并插入位于定位孔106(1)内的状态,轿厢组件模块3固定在{I①A}处。

第1步：第四定位机构105(1)从转动架10401(1)上的定位卡槽10404(1)内抽出；

第2步：转动架组件模块104(1)水平正变轨；

第3步：水平移动轨道401(1)的(i)端的第五定位机构404的伸缩杆伸出，插入转动架10401(1)上的定位卡槽10404(1)内，将转动架组件模块104(1)沿水平方向卡紧；

第4步：轿厢组件模块3上的第一定位机构306的伸缩杆伸出，插入位于驱动架308的第二定位孔30702和第三定位孔30703内，第二定位机构303的伸缩杆从定位孔106(1)内缩回，使轿厢固定在驱动架308上；

第5步：轿厢组件模块3的直线电机正转，轿厢组件模块3朝向水平移动轨道401(1)的(ii)端移动；

第6步：待轿厢组件模块3完全脱离转动架组件模块104(1)后，水平移动轨道401(1)的(i)端的第五定位机构404缩回，随后转动架组件模块104(1)水平反变轨，接着第四定位机构105(1)伸出并插入转动架10401(1)的定位卡槽10404(1)内，将转动架组件模块104(1)沿竖直方向卡紧；

第7步：轿厢组件模块3即将靠近水平移动轨道401(1)的(ii)端时，第四定位机构105(5)从转动架10401(5)上的定位卡槽10404(5)内抽出，转动架组件模块104(5)水平正变轨，水平移动轨道401(1)的(ii)端的第五定位机构404伸出，插入转动架10401(5)的定位卡槽10404(5)内，将转动架组件模块104(5)沿水平方向卡紧；

第8步：轿厢组件模块3运行到位置{I②A}处，直线电机停止运行，第二定位机构303的伸缩杆伸出并插入定位孔106(5)内；

第9步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆从位于该模块的驱动架308上的第二定位孔30702和第三定位孔30703内抽出；

第10步：位于水平移动轨道401 (1)的(ii)端的第五定位机构404从转动架10401(5)的定位卡槽10404(5)内抽出；

第11步：转动架组件模块104(5)水平反变轨；

第12步：第四定位机构105(5)伸出并插入转动架10401(5)的定位卡槽10404(5)内，将转动架组件模块104(5)沿竖直方向卡紧；

第13步：用于固定位于{I②}的小循环机架101的第三定位机构204的伸缩杆从该小循环机架101上的定位孔107内抽出；

第14步：位于{I②}的小循环机架组件模块1进行小循环逆变轨90°，将轿厢的位置由{I②A}变换到{I②B}；

第15步：用于固定位于{I②}的小循环机架101的第三定位机构204的伸缩杆伸出，重新插入该小循环机架101的定位孔107内，将位于{I②}的小循环机架组件模块1沿旋转方向固定；

第16步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆伸出并插入位于驱动架308上的第一定位孔30701和第二定位孔30702内；

第17步：轿厢组件模块3的第二定位机构303的伸缩杆从定位孔106(5)内抽出；

第18步：轿厢组件模块3的直线电机正转，轿厢组件模块3沿着{②B}面竖直向上运动，移动到位置{II②B}后，直线电机停运；

第19步：轿厢组件模块3的第二定位机构303的伸缩杆伸出，插入定位孔106(22)内；

第20步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆从位于该模块的驱动架308上的第一定位孔30701和第二定位孔30702中抽出；

第21步：第四定位机构105(22)从转动架10401(22)上的定位卡槽10404(22)内抽出；

第22步：转动架组件模块104(22) 水平正变轨；

第23步：位于水平移动轨道401(3)的(i)端的第五定位机构404伸出，插入转动架10401(22)上的定位卡槽10404(22)内，将转动架组件模块104(22)沿水平方向卡紧；

第24步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆伸出，插入位于该模块的驱动架308上的第二定位孔30702和第三定位孔30703内；

第25步：轿厢组件模块3的第二定位机构303的伸缩杆从定位孔106(22)内抽出；

第26步：轿厢组件模块3的直线电机正转，轿厢组件模块3朝向水平移动轨道401(3)的(ii)端移动；

第27步：待轿厢组件模块3完全脱离转动架组件模块104(22)后，水平移动轨道401(3)的(i)端的第五定位机构缩回，随后转动架组件模块104(22) 水平反变轨，接着第四定位机构105(22)伸出并插入转动架10401(22)的定位卡槽10404(22)内，将转动架组件模块104(22)沿竖直方向卡紧；

第28步：轿厢组件模块3即将靠近水平移动轨道401(3)的(ii)端时，第四定位机构105(26)从转动架10401(26)上的定位卡槽10404(26)内抽出，转动架组件模块104(26)水平正变轨，水平移动轨道401(3)的(ii)端的第五定位机构404伸出，插入转动架10401(26)的定位卡槽10404(26)内，将转动架组件模块104(26)沿水平方向卡紧；

第29步：轿厢组件模块3运行到位置{II③B}处，轿厢组件模块3的直线电机停运，第二定位机构303的伸缩杆伸出，插入定位孔106(26)内；

第30步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆从位于该模块的驱动架308上的第二定位孔30702和第三定位孔30703内抽出；

第31步：位于水平移动轨道401(3)的(ii)端的第五定位机构404从转动架10401(26)的定位卡槽10404(26)内抽出；

第32步：转动架组件模块104(26)水平反变轨；

第33步：第四定位机构105(26)伸出并插入转动架10401(26)的定位卡槽10404(26)内，将转动架组件模块104(26)沿竖直方向卡紧；

第34步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆伸出并插入位于驱动架308上的第一定位孔30701和第二定位孔30702内；

第35步：轿厢组件模块3的第二定位机构303的伸缩杆从定位孔106(26)内抽出；

第36步：轿厢组件模块3的直线电机正转，轿厢组件模块3沿着{③B}竖直向上运动，移动到位置{III③B}后直线电机停运；

第37步：轿厢组件模块3的第二定位机构303的伸缩杆伸出，插入定位孔106(42)内，第一定位机构306的伸缩杆从位于该模块的驱动架308上的第一定位孔30701和第二定位孔30702内抽出，至此完成整个动作过程。

实施例二

一种多轿厢立体循环电梯协同运行方法，如图27所示，使得轿厢从位置{II①B}运行到位置{I③A}，其路径为：位于{II①}处的小循环机架组件模块1进行小循环顺变轨90°，将轿厢从位置{II①B}处变换到位置{II①A}处，沿着{①A}面竖直向下移动到位置{I①A}，经轨道(1)水平移动到位置{I②A}，位于{I②}处的小循环机架组件模块1进行小循环逆变轨90°，将轿厢从位置{I②A}处变换到位置{I②B}处，沿着{②B}面竖直向上移动到位置{II②B}，经轨道(3)水平移动到位置{II③B}，沿着{③B}面竖直向下移动到位置{I③B}，位于{I③}处的小循环机架组件模块1进行小循环顺变轨90°，将轿厢从位置{I③B}处变换到位置{I③A}。其路径可简化为{II①B}→{II①A}→{I①A}→轨道(1)→{I②A}→{I②B}→{II②B}→轨道(3)→{II③B}→{I③B}→{I③A}。

初始时刻，承载所研究轿厢的轿厢组件模块3（下文简称为轿厢组件模块3）位于位置{II①B}，其第一定位机构306的伸缩杆处于缩回状态，第二定位机构303的伸缩杆处于伸出并插入位于定位孔106(18)内的状态,轿厢组件模块3固定在{II①B}处。

第1步：用于固定位于{II①}的小循环机架101的第三定位机构204的伸缩杆从该小循环机架101上的定位孔107内抽出；

第2步：位于{II①}的小循环机架组件模块1进行小循环顺变轨90°，将轿厢的位置由{II①B}变换到{II①A}；

第3步：用于固定位于{II①}的小循环机架101的第三定位机构204的伸缩杆重新伸出并插入该小循环机架101上的定位孔107内，将位于{II①}的小循环机架组件模块1沿旋转方向固定；

第4步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆伸出并插入位于该模块的驱动架308上的第一定位孔30701和第二定位孔30702内；

第5步：轿厢组件模块3的第二定位机构303从定位孔106(18)内缩回；

第6步：轿厢组件模块3的直线电机反转，轿厢组件模块3从{II①A}移动到{I①A}后直线电机停运；

第7步：轿厢组件模块3的第二定位机构303的伸缩杆伸出并插入定位孔106(1)内。

第8步：轿厢组件模块3的第一定位机构306从位于该模块的驱动架308上的第一定位孔30701和第二定位孔30702内抽出；

第9步：第四定位机构105(1)从转动架10401(1)上的定位卡槽10404(1)内抽出；

第10步：转动架组件模块104(1)水平正变轨；

第11步：水平移动轨道401(1)的(i)端的第五定位机构404的伸缩杆伸出，插入转动架10401(1)上的定位卡槽10404(1)内，将转动架组件模块104(1)沿水平方向卡紧；

第12步：轿厢组件模块3上的第一定位机构306的伸缩杆伸出，插入位于驱动架308的第二定位孔30702和第三定位孔30703内，第二定位机构303的伸缩杆从定位孔106(1)内缩回，使轿厢固定在驱动架308上；

第13步：轿厢组件模块3的直线电机正转，轿厢组件模块3朝向水平移动轨道401(1)的(ii)端移动；

第14步：待轿厢组件模块3完全脱离转动架组件模块104(1)后，水平移动轨道401(1)的(i)端的第五定位机构缩回，随后转动架组件模块104(1)水平反变轨，接着第四定位机构105(1)伸出并插入转动架10401(1)的定位卡槽10404(1)内，将转动架组件模块104(1)沿竖直方向卡紧；

第15步：轿厢组件模块3即将靠近水平移动轨道401(1)的(ii)端时，第四定位机构105(5)从转动架10401(5)上的定位卡槽10404(5)内抽出，转动架组件模块104(5)水平正变轨，随后水平移动轨道401(1)的(ii)端的第五定位机构404伸出，插入转动架10401(5)的定位卡槽10404(5)内，将转动架组件模块104(5)沿水平方向卡紧；

第16步：轿厢组件模块3运行到位置{I②A}处，直线电机停止运行，第二定位机构303的伸缩杆伸出并插入定位孔106(5)内；

第17步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆从位于该模块的驱动架308上的第二定位孔30702和第三定位孔30703内抽出；

第18步：位于水平移动轨道401 (1)的(ii)端的第五定位机构404从转动架10401(5)的定位卡槽10404(5)内抽出；

第19步：转动架组件模块104(5)水平反变轨；

第20步：第四定位机构105(5)伸出并插入转动架10401(5)的定位卡槽10404(5)内，将转动架组件模块104(5)沿竖直方向卡紧；

第21步：用于固定位于{I②}的小循环机架101的第三定位机构204的伸缩杆从该小循环机架101上的定位孔107内抽出；

第22步：位于{I②}的小循环机架组件模块1进行小循环逆变轨90°，将轿厢的位置由{I②A}变换到{I②B}；

第22步：用于固定位于{I②}的第三定位机构204的伸缩杆伸出，重新插入该小循环机架101的定位孔107内，将位于{I②}的小循环机架组件模块1沿旋转方向固定；

第23步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆伸出并插入位于驱动架308上的第一定位孔30701和第二定位孔30702内；

第24步：轿厢组件模块3的第二定位机构303的伸缩杆从定位孔106(5)内抽出；

第25步：电梯的直线电机正转，轿厢组件模块3沿着{②B}面竖直向上运动，移动到位置{II②B}后，直线电机停运；

第26步：轿厢组件模块3的第二定位机构303的伸缩杆伸出，插入定位孔106(22)内；

第27步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆从位于该模块的驱动架308上的第一定位孔30701和第二定位孔30702内抽出；

第28步：第四定位机构105(22)从转动架10401(22)上的定位卡槽10404(22)内抽出；

第29步：转动架组件模块104(22) 水平正变轨；

第30步：位于水平移动轨道401(3)的(i)端的第五定位机构404伸出，插入转动架10401(22)上的定位卡槽10404(22)内，将转动架组件模块104(22)沿水平方向卡紧；

第31步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆伸出，插入位于该模块的驱动架308上的第二定位孔30702和第三定位孔30703内；

第32步：轿厢组件模块3的第二定位机构303的伸缩杆从定位孔106(22)内抽出；

第33步：轿厢组件模块3的直线电机正转，轿厢组件模块3朝向水平移动轨道401(3)的(ii)端移动；

第34步：待轿厢组件模块3完全脱离转动架组件模块104(22)后，水平移动轨道401(3)的(i)端的第五定位机构缩回，转动架组件模块104(22) 水平反变轨，接着第四定位机构105(22)伸出并插入转动架10401(22)的定位卡槽10404(22)内，将转动架组件模块104(22)沿竖直方向卡紧；

第35步：轿厢组件模块3即将靠近水平移动轨道401(3)的(ii)端时，第四定位机构105(26)从转动架10401(26)上的定位卡槽10404(26)内抽出，转动架组件模块104(26)水平正变轨，水平移动轨道401(3)的(ii)端的第五定位机构404伸出，插入转动架10401(26)的定位卡槽10404(26)内，将转动架组件模块104(26)沿水平方向卡紧；

第36步：轿厢组件模块3运行到位置{II③B}处，电梯的直线电机停运，第二定位机构303的伸缩杆伸出，插入定位孔106(26)内；

第37步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆从位于该模块的驱动架308上的第二定位孔30702和第三定位孔30703内抽出；

第38步：位于水平移动轨道401(3)的(ii)端的第五定位机构404从转动架10401(26)的定位卡槽10404(26)内抽出；

第39步：转动架组件模块104(26)水平反变轨；

第40步：第四定位机构105(26)伸出并插入转动架10401(26)的定位卡槽10404(26)内，将转动架组件模块104(26)沿竖直方向卡紧；

第41步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆伸出并插入位于驱动架308上的第一定位孔30701和第二定位孔30702内；

第42步：轿厢组件模块3的第二定位机构303的伸缩杆从定位孔106(26)内抽出；

第43步：轿厢组件模块3的直线电机反转，轿厢组件模块3沿着{③B}面竖直向下运动，移动到位置{I③B}后停运；

第44步：轿厢组件模块3的第二定位机构303的伸缩杆伸出并插入定位孔106(10)内；

第45步：轿厢组件模块3的第一定位机构306的伸缩杆从位于驱动架308上的第一定位孔30701和第二定位孔30702内抽出；

第46步：用于固定位于{I③}的小循环机架101的第三定位机构204的伸缩杆从该小循环机架101上的定位孔107内抽出；

第47步：位于{I③}的小循环机架组件模块1进行小循环顺变轨90°，将轿厢的位置由{I③B}变换到{I③A}；

第48步：位于{I③}的第三定位机构204的伸缩杆伸出，重新插入位于{I③}的小循环机架101的定位孔107内，将位于{I③}的小循环机架组件模块1沿旋转方向固定，至此完成实例二的整个动作过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出更动或修饰等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种多轿厢立体循环电梯系统，其特征在于，所述多轿厢立体循环电梯由4个基本模块拼接组成，包括小循环机架组件模块、固定机架组件模块、轿厢组件模块、水平移动轨道组件模块；在同一井道内，每一个楼层安装一个小循环机架组件模块，相邻两层的小循环机架组件模块由一个固定机架组件模块连接构成竖直移动轨道，固定机架组件模块与井道固定，所述水平移动轨道组件模块固定安装在相邻的两个井道之间的同一楼层的楼层壁上，从而形成水平移动轨道，所述轿厢组件模块可在竖直移动轨道和水平移动轨道上移动；

所述小循环机架组件模块的主要部件是小循环机架和转动架组件模块，所述固定机架组件模块的主要部件是固定机架，小循环机架和固定机架均由一个主立柱和四个分立柱作为支撑体，小循环机架和固定机架的主立柱由第一转动装置连接在一起，所述第一转动装置包括安装在固定机架的主立柱上的第一转动装置定子和安装在小循环机架的主立柱上的第一转动装置转子，从而使小循环机架在可以在第一转动装置的带动下绕主立柱轴旋转；

所述小循环机架组件模块的四周有四个面，每一个面上均安装一部转动架组件模块，并由第二转动装置与小循环机架连接，所述第二转动装置定子位于小循环机架上，第二转动装置转子位于转动架组件模块的背面中心处，第二转动装置转动轴与其所在面垂直；所述转动架组件模块可以在第二转动装置的作用下，实现竖直方向上的90°旋转；

所述小循环机架的四个面上设置有第一直线电机定子以及相配套的第一导轨，所述小循环机架与所述转动架组件模块的衔接处为向内凹的圆弧形，第四定位机构位于小循环机架上第一导轨的外部两侧；与第二定位机构相配套使用的第四定位孔位于小循环机架组件模块的下方，第一直线电机定子的两侧；与第三定位机构相配套使用的第五定位孔位于小循环机架的四个分立柱上；

所述转动架组件模块主要部件为转动架，所述转动架的上下两端为向外凸的圆弧形，且与所述的小循环机架内凹圆弧形处相匹配，所述转动架的表面中线处安装第二直线电机定子，左右两侧安装第二导轨，背部中心安装第二转动装置转子，所述第二导轨上下端的侧壁上均设置有定位卡槽，以配合所述第四定位机构的插入；

所述水平移动轨道组件模块包括水平轨道、第四导轨、第四直线电机定子、第五定位机构，所述第四直线电机定子位于水平轨道的中线上，所述水平轨道的两侧相配套的设置有第四导轨，其两端安装有第五定位机构，第五定位机构用于在转动架处于水平状态时第五定位机构伸出插入位于转动架上两端侧壁的定位卡槽内，实现转动架组件模块在水平方向上的定位。

2.根据权利要求1所述的一种多轿厢立体循环电梯系统，其特征在于，所述固定机架的四周的四个面上均设置有第三直线电机定子以及相配套的第三导轨；所述固定机架的四个分立柱上安装有第三定位机构，所述第三定位机构可插入所述第五定位孔中，用于实现对小循环机架组件模块在旋转方向上的定位。

3.根据权利要求2所述的一种多轿厢立体循环电梯系统，其特征在于，所述轿厢组件模块包括驱动架、轿厢架、轿厢以及第一定位机构和第二定位机构，所述轿厢被安装在轿厢架上，其中驱动架的一面中心通过旋转轴与所述轿厢架活动连接，其另一面的中线设置为直线电机动子，所述第一定位机构位于轿厢架中部两侧，所述第二定位机构位于轿厢架底部，所述驱动架的架体上还设置有三个定位孔，分别为第一定位孔、第二定位孔、第三定位孔，这三个定位孔与所述的第一定位机构相配套使用，用于当轿厢在水平或竖直移动时将轿厢固定在驱动架上。

4.一种多轿厢立体循环电梯系统协同运行的方法，其特征在于，利用如权利要求3所述的一种多轿厢立体循环电梯系统，通过四个基本模块、五个定位机构、以及两种转动装置之间的协同动作共同实现轿厢在不同位置之间的移动，这种协同动作由电气控制系统或者PLC控制进行。

5.根据权利要求4所述的一种多轿厢立体循环电梯系统协同运行的方法，其特征在于，所述的四个基本模块、五个定位机构、以及两种转动装置之间的协同动作为：在第一转动装置的作用下，所述小循环机架组件模块相对于所述固定机架组件模块进行小循环顺/逆变轨，以实现同一井道内，协同第三定位机构将所述轿厢组件模块从竖直移动轨道的一个面变换到另一个面；在第二转动装置的作用下，所述转动架组件模块相对于小循环机架组件模块进行水平正/反变轨，以实现所述轿厢组件模块在小循环机架组件模块与水平移动轨道组件模块之间的相互转换，从而实现轿厢的竖直移动和水平移动之间的相互转换，此过程中涉及第一定位机构、第二定位机构、第四定位机构和第五定位机构的协同动作。

Images