CN109665403A - 一种对重隐藏式双机曳引装置 - Google Patents

一种对重隐藏式双机曳引装置 Download PDF

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陈庆
邓健
李军
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Shaanxi Xiaoxi Electromechanical Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种对重隐藏式双机曳引装置，解决了现有的电梯通过抱闸进行紧急制动，容易因抱闸的抱紧力不足，造成轿厢无法快速制动，制动可靠性低、电梯安全性不高的缺陷，包括：曳引机，曳引轮、蜗轮蜗杆机构和同步机构，通过对称布置并隐藏于具有内升降通道的井道内的对重连接曳引绳和轿厢并平衡轿厢。蜗轮与曳引轮同轴连接并随同曳引轮同步转动，同步机构与蜗杆连接并驱动蜗杆保持与蜗轮同步转动。蜗杆与蜗轮啮合构成曳引轮的锁止机构，能在电梯系统停电或出现故障时实现曳引轮的可靠制动，有效地避免轿厢冲顶或蹲底的安全事故。

Description

一种对重隐藏式双机曳引装置
技术领域
本发明涉及一种曳引装置，尤其是一种具有主曳引电机和救援电机的对重隐藏式双机曳引装置。
背景技术
高层建筑中，为了适应高度变化的需求，升降装置是一种必备的配套设备，比如电梯，可以给用户带来极大的便利。
电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，亦称垂直电梯。垂直电梯装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。从最早的第一步安全升降梯到现在的现代化自动控制电梯，虽然经过几百年的发展，但是电梯的驱动多数还是采用曳引式驱动机构，包括一个设置在井道顶部的曳引机，曳引机连接曳引轮，曳引轮上饶有曳引绳，曳引绳的一端连接轿厢，曳引绳的另一端连接用于平衡轿厢重量的对重。当曳引机驱动曳引轮转动时，绕设在曳引轮上的曳引绳与曳引轮之间摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动。
电梯在使用过程中，最严重的事故就是轿厢的快速冲顶或蹲底，轻者导致乘客身体和电梯的受损，严重的甚至会导致乘客死亡。为此，人们设计了各种可提高电梯运行安全性的装置和方法，其中最主要的方式就是在曳引机上设置一个电磁控制的制动机构。当电梯停电或者因为电梯出现故障导致控制系统无法给电梯供电，制动机构中电磁铁失电而失去磁吸动力，此时制动机构依靠制动弹簧的作用力继续动作，即可对曳引机实现锁止制动；电梯有电时，制动机构中的电磁铁得电，从而是制动机构接触对曳引机的锁止，电梯可正常运行。
例如，在中国专利文献上公开的一种“电梯曳引机”，其公告号为CN2401528Y，包括底座、电机、蜗轮箱、蜗杆、蜗轮轴、挂脚、蜗轮、曳引轮、制动机构，所述蜗轮轴的一端设有偏心套，蜗轮轴中部设有联接盘，联接盘一端与蜗轮相固，另一端与曳引轮相固，在联接盘与蜗轮之间以及联接盘与曳引轮之间分别设置轴承，在设置蜗轮轴的一对挂脚底部设有调整垫片。工作时，先接通电源，通过控制开关使制动机构处于通电状态，同时电机通过蜗杆带动蜗轮运转，进而通过联接盘带动曳引轮转动，绕设在曳引轮上的绳索即可带动电梯轿厢升降。当轿厢运行到预定的某一目标楼层时，通过操动控制开关使电机停转，同时由制动机构制动。制动原理如下：当电机断电，制动机构的电磁阀失电，一对抱闸通过弹簧弹力的作用锁紧制动轮，由抱阐上的帽瓦与制动轮之间的摩擦力使电机轴迅速停转，从而使电梯轿厢得以稳定地停层。
但是这种结构的制动机构，需要抱闸来施加抱紧力，如果抱闸的抱紧力不足，则轿厢无法快速制动，还存在升降移动，容易造成轿厢内乘客恐慌。而且抱闸抱紧制动后，现场无法实现自救，需要通过一系列复杂的机制由专门的救援人员来进行外部救援，救援等待的时间比较长，救援的过程比较危险，轿厢内的乘客不能第一时间得到救援，可能会耽误救援的时机。
发明内容
本发明解决了现有的电梯通过抱闸进行紧急制动，容易因抱闸的抱紧力不足，造成轿厢无法快速制动，制动可靠性低、电梯安全性不高的缺陷，提供一种对重隐藏式双机曳引装置，在电梯系统出现故障时能快速制动，且直接通过一种曳引轮锁止的方式进行锁止制动，制动可靠性高，能有效避免轿厢冲顶或蹲底的安全事故。
本发明还解决了现有的电梯无法自救，需要外部专业救援队伍来进行救援，轿厢内等待时间长，也容易丧失第一救援时间的缺陷，提供一种对重隐藏式双机曳引装置，带有救援电机，可以在轿厢内由乘客进行自救，赢得第一救援时间，提高电梯安全性。
本发明提供一种对重隐藏式双机曳引装置，采用对角的方式布置配重，避开轿厢的侧壁，实现轿厢多向开门。
本发明提供一种对重隐藏式双机曳引装置，采用空腔式井道立柱，并将配重设置于井道立柱的空腔内，实现全通透井道和轿厢。
本发明的具体技术方案为：一种对重隐藏式双机曳引装置，包括：
曳引机，作为轿厢升降的动力源；
曳引轮，与曳引机连接并由曳引机驱动，曳引轮上绕设有曳引绳，曳引绳连接轿厢并牵引轿厢升降；
对重，对称布置并隐藏于具有内升降通道的井道内，对重与曳引绳的一端连接用于平衡轿厢；
蜗轮蜗杆机构，蜗轮与曳引轮同轴连接并随同曳引轮同步转动，蜗杆与蜗轮啮合构成曳引轮的锁止机构；
同步机构，与蜗杆连接并驱动蜗杆保持与蜗轮同步转动，在电梯正常运转时，蜗杆与蜗轮始终相分离。
本发明设置一个蜗轮蜗杆机构，并且蜗轮与曳引轮同轴连接。我们知道，蜗轮蜗杆具有自锁作用，也就是说，蜗轮无法带动蜗杆转动，只能由蜗杆带动蜗轮转动。为此，本发明设置一个同步机构来实现蜗杆与蜗轮同步，蜗杆与蜗轮保持同步，蜗杆就不会对蜗轮造成自锁，当系统停电时，蜗杆停止转动，即可对蜗轮形成可靠的机械自锁，从而对曳引轮形成可靠的制动；当曳引机失控导致速度异常时，蜗轮与蜗杆无法形成同步，此时蜗杆会自动阻碍蜗轮的转动，从而可避免轿厢快速冲顶或蹲底。我们知道，在现有技术中，蜗轮蜗杆是一种具有自锁效果的传动机构，为了提高安全性，人们会在电梯上设置一些可检测轿厢升降速度的传感器，以便在轿厢出现快速升降时切断电源并制动曳引机。而本发明的蜗轮蜗杆一方面具有自锁作用，同时可构成一个可靠的机械式传感装置，一方面确保在停电或曳引机出现异常情况时可靠地制动曳引轮，另一方面能及时的感知到曳引机的非正常运转，进而可显著地提升电梯运行时的安全性。本发明的蜗轮随同曳引轮同步转动，蜗杆的负载远远小于曳引轮的负载，可以说蜗杆相当于无负载，因此同步机构的安全性会比较可靠，相比曳引机及曳引轮组成的曳引机构安全系数更高，因此同步机构基本不会对曳引机构造成反作用。本发明的蜗轮蜗杆在电梯正常运行时并非是一个传输动力的机构，而且蜗杆的齿宽会比蜗轮的齿槽宽小，因此蜗杆齿与蜗轮的齿槽之间会具有一个间隙，从而使蜗杆齿与蜗轮齿之间保持分离状态，可避免蜗杆与蜗轮之间产生接触摩擦，同时降低同步控制器对曳引机、同步电机转速的控制精度要求，避免因曳引机、同步电机之间转速的轻微偏差造成电梯的频繁停机。当然这是一种最佳的工作状态，蜗杆与蜗轮不相接触，也就不会产生磨损和噪音等，而且这种间隙也有利于提高电梯的容错能力，其实只要保持蜗杆与蜗轮同步即可。
作为优选，同步机构采用伺服电机，或者采用纯机械传动方式将蜗杆与曳引机或者曳引轮相连。同步机构采用伺服电机，连接比较方便，伺服电极与曳引机之间有个速度匹配即可；同步机构也可以采用纯机械结构，同步机构采用机械传动的方式，可靠性高，故障率较低，省去了电控，降低了成本，也避免了电控带来的不稳定因素，也就是说，此时的蜗轮和曳引轮一样是依靠曳引机驱动的，而蜗杆则是依靠同步电机驱动的，蜗轮和蜗杆处于相互独立的状态，从而使蜗杆不会对蜗轮的转动形成阻碍。同步机构的动力源可以来自曳引机，也可以是来自曳引轮，还可以是来自蜗轮，当然，来自蜗轮的动力源传输给蜗杆需要设置一个离合器，该离合器在需要蜗杆自锁的时候可以断开传动，动力源的不同就需要设计同步机构恰当的传动比，从而来保证蜗轮蜗杆同步。
作为优选，同步机构采用纯机械传动方式时，同步机构连接曳引机与蜗杆，曳引机作为同步机构的输入源，蜗杆为同步机构的输出尾；或者同步机构连接曳引轮与蜗杆，曳引轮作为同步机构的输入源，蜗杆为同步机构的输出尾。曳引机作为同步机构的输入源，蜗轮又是依赖于曳引机来驱动，曳引机驱动曳引轮会经过一次减速，蜗轮与蜗杆又有设定的传动比，因此同步机构就需要根据曳引机与蜗杆的传动比来最终设计同步机构的传动比；或者曳引轮作为输入源，也就是说在曳引轮的转动轴上设置齿轮或者同步带等输出机构，此时同步机构的传动比要按照曳引轮与蜗杆之间的传动比来设计。
作为优选，同步机构包括一传动杆，传动杆与曳引轮的转动轴线平行，传动杆与蜗杆之间通过可90°改变传动方向的传动机构连接。蜗杆的转动轴线与曳引轮的转动轴线相垂直，因此同步机构包括一传动杆及一可90°转向的传动机构，通过传动机构90°转向后，传动杆与曳引轮相同的转动方向传递给蜗杆。
作为优选，对重为两组，两组对重分置于曳引轮的两侧，曳引绳分为两组，两组曳引绳分置于曳引轮两侧并与曳引轮形成超过180°的包角。
作为优选，曳引电机、曳引轮的轴线对应轿厢的对角线布置，对重对应轿厢的另一对角线布置。
作为优选，井道为独立式井道，井道包括相互拼接固定的井道立柱和井道横梁，井道立柱内部为上下连通的内空腔，内空腔形成内升降通道，对重处于内空腔内。独立式井道表示不是随建筑物建造而形成的，而是单独制作而成，只是与建筑物建立连接；井道立柱内部上下连通，对重隐藏于井道立柱内，这样对重的上下升降不会被看到。
作为优选，对重为适应升降通道的长条状，包括对重主体301，固定于对重主体两侧的对重侧块303，对重主体的背部固定有对重后块306，对重主体对应对重侧块的上下端部的位置固定有对重导向模块302。
作为优选，蜗杆上连接有救援电机。救援电机与蜗杆相连，当曳引系统停电时，曳引轮停止转动，此时通过救援电机驱动蜗杆，蜗杆带动蜗轮 ，蜗轮驱动曳引轮转动，从而实现救援，救援电机的电能可以通过轿厢内的蓄电池，或者在轿厢内设置一手摇发电设备给救援电机发电。
本发明的有益效果是：能在电梯系统停电或出现故障时实现曳引轮的可靠制动，有效地避免轿厢冲顶或蹲底的安全事故；对重隐藏后不会从外部看到，增加视觉感受。
附图说明
图1是本发明第一种实施例的结构示意图；
图2是本发明第二种实施例的结构示意图；
图3是本发明一种俯视图；
图4是本发明一种井道立柱的结构示意图；
图5是本发明一种对重结构示意图；
图中：1、曳引机，2、联轴器，3、曳引轮，4、伺服电机，5、蜗轮蜗杆机构，6、编码器，7、从动锥齿轮，8、主动锥齿轮，9、传动杆，10、从动齿轮，11、主动齿轮，12、井道立柱，13、对重，14、井道横梁，15、轿厢，16、曳引绳，17、内空腔，18、连接块，19、定位部，20、救援电机，21绳头组件，22、对重主体，23、对重导向模块，24、对重侧块，25、碰触杆，26、槽孔。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1：一种电梯对重隐藏式双机曳引装置（参见图1），包括曳引机1、曳引轮3、蜗轮蜗杆机构5和同步机构。
曳引机设置在电梯井道顶部的安装平台上，本实施例中的曳引机采用伺服电机，伺服电机可以精确控制器转速，曳引机作为轿厢升降的动力来源。曳引机采用双向传输结构，一端输出通过联轴器2与曳引轮同轴连接，另一端连接同步机构。曳引轮的另一侧通过联轴器与蜗轮蜗杆机构连接。曳引轮上绕设有曳引绳16，曳引绳的一端绕过转向滑轮后与轿厢15相连接，曳引绳的另一端绕过转向滑轮后与对重13相连接，曳引轮与曳引绳共同构成牵引轿厢升降的动作执行机构。当曳引机输出扭矩以驱动曳引轮转动时，绕设在曳引轮上的曳引绳一端下降，另一端上升，从而牵引轿厢的升降。当与曳引绳一端连接的轿厢上升时，与曳引绳另一端连接的对重同步下降；反之，当与曳引绳一端连接的轿厢下降时，与曳引绳另一端连接的对重同步上升。
蜗轮蜗杆机构包括相互啮合的蜗轮与蜗杆，蜗轮与曳引轮同轴连接并随同曳引轮同步转动，蜗杆与蜗轮啮合构成曳引轮的锁止机构。电梯正常工作时，蜗杆齿与蜗轮齿相分离，蜗杆齿与蜗轮齿之间存在对称的间隙，本实施例中该间隙设计为2mm，2mm的间隙使得蜗杆可相对蜗轮有一个不接触的转动角度，使得蜗杆与蜗轮之间具有足够的容错余量，为了保证蜗杆不会对蜗轮形成锁止，此时就需要对蜗杆进行驱动，使得蜗杆的转速与蜗轮的转速相匹配，此时蜗轮随同曳引轮同步转动，蜗杆同步转动，蜗杆齿始终保持与蜗轮齿相分离。蜗轮蜗杆机构连接有编码器6，编码器主要是监控蜗轮的转动，也对蜗轮的转动进行反馈，也就是通过编码器可以对曳引轮的运转情况进行监控。
为实现蜗杆同步，本发明采用伺服电机4作为同步机构，伺服电机保持与曳引电机对应的转速，使得蜗杆的转速与蜗轮的转速相匹配，避免蜗杆与蜗轮相碰触出现自锁。
对重为两组，两组对重相对曳引装置对称布置，曳引绳分为两组，两组曳引绳分置于曳引轮两侧并与曳引轮形成超过180°的包角。两组曳引绳分别为左曳引绳和右曳引绳，左曳引绳一端连接轿厢对重，另一端依次绕过左上转向轮、曳引轮和左下转向轮后与轿厢顶部连接，右曳引绳一端连接轿厢对重，另一端依次绕过右上转向轮、曳引轮和右下转向轮后与轿厢连接（参见图3）。左曳引绳为两根，右曳引绳为两根，因此转向轮上均设置有两曳引绳槽，曳引轮上设置有四道曳引绳槽。各转向轮和曳引轮上设置有挡绳装置。对重13为长条状（参见图5），长条状的对重正好处于井道立柱的内空腔内。对重包括对重主体22，固定于对重主体两侧的对重侧块24，对重主体的背部固定有对重后块，轿厢对重的截面形状与井道立柱的空腔的截面形状相吻合。对重主体对应对重侧块的上下端部的位置固定有对重导向模块23，对重导向模块包括导向模块基体，导向模块基体具有一个安装平面，安装平面与对重主体相贴合，导向模块上还设置有转动槽，转动槽铰接有导向轮支架，导向轮支架的端部设置有导向轮，导向轮支架可在转动槽内绕铰接部位转动，导向轮支架的铰接部位设置有复位弹簧，转动槽与安装平面呈45°倾斜。导向模块与对重主体固定后，导向轮处于同一平面，该平面正好处于轿厢对重截面最大宽度的位置，导向轮轮面的两侧为相互垂直的斜面，导向轮的位置正好与井道立柱空腔的转角处。对重主体的上端设置有槽孔，绳头组件21的绳头螺杆从对重主体的上端沿对重主体长度方向穿入到槽孔内。对重主体的下端连接有碰触杆25。
对重隐藏于具有内升降通道的井道内，井道由四根井道立柱12（参见图4）和多根井道横梁搭建而成并呈四面通透结构，井道立柱与井道横梁相垂直，井道呈四方体状，井道立柱处于井道四方体四个棱的位置，井道横梁处于层间的位置。井道立柱内部具有一个内空腔17，井道立柱为分段连接结构，每一段均是冲压而成多边形截面结构，多边形分别由第一边、第二边、第三边、第四边、第五边、第六边和第七边依次围成，第一边和第七边垂直相连，第二边与第一边垂直相连，第一边与第七边处于第一边的同一侧，第六边与第七边相垂直，第六边与第一边处于第七边的同一侧，第三边平行第一边，第五边平行第七边，第四边相对第一边和第七边呈45°倾斜，第一边对应井道的一侧，第七边对应井道的另一侧。轿厢处于井道内，轿厢的立柱位置对应井道立柱，轿厢的侧壁与井道的侧壁相对应。
井道立柱分段连接的时候，通过连接块18相连接，连接块分为边连接块和角连接块，边连接块有两块，角连接块只有一块，角连接块呈角形固定于井道立柱第一边和第七边相交的部位，边连接块分别固定于井道立柱第二边和第六边上，边连接块的上端面设置有凸起的定位部19。
实施例2：一种电梯对重隐藏式双机曳引装置（参见图2），与实施例1不同之处在于：同步机构采用纯机械传动方式，同步机构的动力来源于曳引机。同步机构包括一传动杆9，传动杆与曳引轮的转动轴线平行，传动杆与蜗杆之间通过可90°改变传动方向的传动机构连接。本实施例中可90°改变传动方向的传动机构采用锥齿轮副，包括相互啮合的主动锥齿轮8和从动锥齿轮7，主动锥齿轮与传动杆相连接，从动锥齿轮与蜗杆相连接。曳引轮的另一端输出与传动杆对应的端部之间通过齿轮副连接，齿轮副包括主动齿轮11和从动齿轮10，主动齿轮与曳引轮的输出轴连接，从动齿轮与传动杆端部连接，主动齿轮与从动齿轮轴线平行啮合。齿轮副和锥齿轮副的传动臂要根据曳引轮与蜗杆之间的转速比来设计，曳引机驱动曳引轮转动，曳引轮同步带动蜗轮转动，蜗轮与蜗杆具有固定的转速比，这是，通过同步机构进行传动需要相同的转速比。当电梯出现故障，此时电梯停止供电，同步机构停止传动，蜗杆对蜗轮进行自锁，曳引轮同时被锁止，从而保证轿厢停止。
为了在电梯出现故障时乘客的及时自救，本发明设计了救援电机20，救援电机与蜗杆连接，救援电机连接有备用电源。救援电机只在需救援的时候驱动蜗杆转动，进而驱动蜗轮转动并带动曳引轮转动进行轿厢救援移动。救援电机与蜗杆同轴连接，电梯正常工作时，救援电机不供电，此时救援电机不会驱动蜗杆转动，蜗杆在同步机构的驱动下转动，救援电机跟随蜗杆自由转动。电梯故障后轿厢在蜗轮蜗杆自锁的情况下停止，当需要救援时，备用电源给救援电机供电，救援电机驱动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮带动曳引轮转动，曳引轮通过曳引绳牵引轿厢升降就近平层，达到第一时间救援的目的。这个备用电源可以在电梯正常运行过程中进行充电。
本实施例的其他结构参照实施例1的描述。
实施例3：一种电梯对重隐藏式双机曳引装置与实施例2不同之处在于传动杆9上设置有离合器，本实施例中的离合器采用电磁离合器，在通电的时候，离合器保持传动，同步机构驱动蜗杆同步转动，不会对蜗轮造成锁止；在无电的时候，离合器断开传动。此时同步机构没有动力输入，也不会驱动蜗杆转动，蜗杆就会锁止蜗轮，最终对曳引轮进行锁止。其余结构参照实施例2。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种对重隐藏式双机曳引装置，其特征在于包括：
曳引机，作为轿厢升降的动力源；
曳引轮，与曳引机连接并由曳引机驱动，曳引轮上绕设有曳引绳，曳引绳连接轿厢并牵引轿厢升降；
对重，对称布置并隐藏于具有内升降通道的井道内，对重与曳引绳的一端连接用于平衡轿厢；
蜗轮蜗杆机构，蜗轮与曳引轮同轴连接并随同曳引轮同步转动，蜗杆与蜗轮啮合构成曳引轮的锁止机构；
同步机构，与蜗杆连接并驱动蜗杆保持与蜗轮同步转动，在电梯正常运转时，蜗杆与蜗轮始终相分离。
2.根据权利要求1所述的一种对重隐藏式双机曳引装置，其特征在于同步机构采用伺服电机，或者采用纯机械传动方式将蜗杆与曳引机或者曳引轮相连。
3.根据权利要求2所述的一种对重隐藏式双机曳引装置，其特征在于同步机构采用纯机械传动方式时，同步机构连接曳引机与蜗杆，曳引机作为同步机构的输入源，蜗杆为同步机构的输出尾；或者同步机构连接曳引轮与蜗杆，曳引轮作为同步机构的输入源，蜗杆为同步机构的输出尾。
4.根据权利要求3所述的一种对重隐藏式双机曳引装置，其特征在于同步机构包括一传动杆，传动杆与曳引轮的转动轴线平行，传动杆与蜗杆之间通过可90°改变传动方向的传动机构连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种对重隐藏式双机曳引装置，其特征在于对重为两组，两组对重分置于曳引轮的两侧，曳引绳分为两组，两组曳引绳分置于曳引轮两侧并与曳引轮形成超过180°的包角。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种对重隐藏式双机曳引装置，其特征在于曳引电机、曳引轮的轴线对应轿厢的对角线布置，对重对应轿厢的另一对角线布置。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种对重隐藏式双机曳引装置，其特征在于井道为独立式井道，井道包括相互拼接固定的井道立柱和井道横梁，井道立柱内部为上下连通的内空腔，内空腔形成内升降通道，对重处于内空腔内。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种对重隐藏式双机曳引装置，其特征在于对重为适应升降通道的长条状，包括对重主体301，固定于对重主体两侧的对重侧块303，对重主体的背部固定有对重后块306，对重主体对应对重侧块的上下端部的位置固定有对重导向模块302。
9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种对重隐藏式双机曳引装置，其特征在于蜗杆上连接有救援电机。
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