CN111170114B - 快速响应电梯制动装置及电梯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速响应电梯制动装置，包括：支撑框架；制动组件；制动轮，其设置在所述支撑框架内，所述制动轮包括至少三个设在其表面的制动位置；所述制动轮设置在相对于所述电梯导轨的另一侧，所述制动位置能够与所述摩擦组件共同夹紧所述电梯导轨以使电梯制动；所述制动轮包括制动轮轴和制动轮旋转驱动装置，所述制动轮轴旋转地安装在所述安装座上，所述制动轮旋转驱动装置固定安装在制动轮轴上；制动驱动组件，其驱动所述摩擦组件和制动轮在水平方向上靠近或离开电梯导轨。不仅可以缩短制动装置的响应时间，而且可以防止由于电梯的启停时制动轮旋转导致制动装置误动作。本发明还公开了一种电梯系统。

Description

快速响应电梯制动装置及电梯
技术领域
本发明涉及电梯领域，具体涉及一种快速响应电梯制动装置。本发明还涉及一种电梯。
背景技术
在电梯运行过程中，可能会发生电梯轿厢坠落或下行超速的意外，这时通常采用安全钳的手段加以应对，而传统的安全钳一般由限速器触发动作。由于限速器-张紧轮系统存在结构复杂、占用机房空间大和容易产生噪声等问题，因此近年来出现了大量具有电磁作动器的制动装置的技术方案，这类制动装置能够在电信号控制下实现自触发，从而取消限速器-张紧轮系统。对于这种制动装置，一般地，在电梯正常运行时处于非制动状态，而在发生意外时处于制动状态。从非制动状态切换到制动状态所耗的时间为紧急制动装置的响应时间。当发生意外时，轿厢已处于危险状态，需要立即对轿厢进行制动，因此制动装置的响应时间越短，越有利于轿厢的安全。如何缩制动装置的响应时间，是面临的现实问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电梯制动装置，不仅可以缩短制动装置的响应时间，而且可以防止由于电梯的启停时制动轮旋转导致制动装置误动作。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种快速响应电梯制动装置，包括：支撑框架，固定设置在电梯轿厢上；制动组件，其设置在所述支撑框架内并能相对于该支撑框架水平移动；所述制动组件包括摩擦组件，所述摩擦组件设置于电梯导轨的一侧并能够相对于所述制动组件水平移动；所述制动组件还包括安装座；制动轮，其设置在所述支撑框架内，所述制动轮包括至少三个设在其表面的制动位置；所述制动轮设置在相对于所述电梯导轨的另一侧，所述制动位置能够与所述摩擦组件共同夹紧所述电梯导轨以使电梯制动；所述制动轮包括制动轮轴和制动轮旋转驱动装置，所述制动轮轴旋转地安装在所述安装座上，所述制动轮旋转驱动装置固定安装在制动轮轴上；制动驱动组件，其驱动所述摩擦组件和制动轮在水平方向上靠近或离开电梯导轨。
优选地，所述制动位置包括第一制动位置、第二制动位置以及第三制动位置，所述第一制动位置与所述摩擦组件夹紧电梯导轨以使电梯处于第一制动状态，所述第二制动位置与所述摩擦组件夹紧电梯导轨以使电梯处于第二制动状态，所述第三制动位置与所述摩擦组件夹紧电梯导轨以使电梯处于第三制动状态，在制动时所述制动轮旋转驱动装置产生驱动扭矩时制动轮轴旋转以改变所述制动状态。
优选地，所述制动轮旋转驱动装置为永磁同步电机。
优选地，所述制动驱动组件包括：弹性组件，产生形变推动所述摩擦组件和可旋转制动件靠近或离开电梯导轨；作动器，驱动所述摩擦组件水平位移以靠近或离开电梯导轨。
优选地，所述摩擦组件包括：支撑件，与所述弹性组件固定连接；导向件，与所述支撑件活动连接并能够相对于支撑件在水平方向上移动以靠近或远离电梯导轨；摩擦件，与所述导向件固定连接。
优选地，还包括：第三弹性件，设置在所述支撑框架和制动组件之间，所述第三弹性件所产生的作用力使得制动组件具有相对于框架移动的趋势。
优选地，还包括：限位挡块，当快速响应电梯制动装置处于非制动状态时所述限位挡块克服第三弹性件的作用力，使得制动组件保持在预设位置。
优选地，还包括：导向组件，设置在支撑框架上以及制动组件上，所述制动组件通过所述导向组件相对于该框架水平移动。
本发明还公开了一种电梯，所述电梯包括电梯轿厢，所述快速响应电梯制动装置设置在电梯轿厢上。
附图说明
图1是使用本发明的快速响应电梯制动装置的电梯系统的结构示意图。
图2是本发明的快速响应电梯制动装置示意图。
图3是本发明的快速响应电梯制动装置中制动组件示意图。
图4是本发明的快速响应电梯制动装置中摩擦组件示意图。
图5是本发明的快速响应电梯制动装置中制动轮示意图。
图6是本发明的快速响应电梯制动装置中制动组件背面示意图。
图7是本发明的快速响应电梯制动装置在第一制动状态时的示意图。
图8-9是本发明的快速响应电梯制动装置在第二制动状态时的示意图。
图10是本发明的快速响应电梯制动装置的速度曲线示意图。
附图标记说明
1 轿厢 10 电梯
1a 上部导向件 1b 下部导向件
2 导轨 3 制动装置
10 电梯 20 运行通道
30 制动组件 31 制动轮
31a 旋转中心 31b 第一制动面
31c 第二制动面 31d 第三制动面
31e 第四制动面 31f 第五制动面
31g 止动部 R0 第一制动面的旋转半径
R1 第三制动面的旋转半径 R2 第五制动面的旋转半径
32 支撑框架 32a 上部阻挡件
32b 下部阻挡件 32c 上部导向件
32d 下部导向件 32e 后部阻挡件
35 制动轮轴 37 驱动装置
39 限位挡块 47 安装座
47a 安装座导向槽 48 第一弹性件
48a-48b 弹性件导向槽 50 摩擦组件
51 支撑件 52 第二弹性件
53 导向件 56 摩擦件
63 第三弹性件 70 作动器
具体实施方式
本发明中具有制动装置的电梯10，如图1所示，包括轿厢1、制动装置3，在轿厢1的运行通道20内固定设置有T型的导轨2，轿厢1活动设置于导轨2内且能够沿着导轨2上下运行。轿厢1的上部和下部分别设置有导向件1a和1b，轿厢制动装置3设置在轿厢1上。
图2为制动装置示意图。制动装置3包括支撑框架32，上部阻挡件32a、下部阻挡件32b、上部导向件32c、下部导向件32d和后部阻挡件32e固定地设置在支撑框架32上，制动组件30活动地设置在支撑框架32上，上部导向件32c与安装座导向槽47a和弹性件导向槽48a配合，下部导向件32d与弹性件导向槽48b配合，因此制动组件30可相对于支撑框架32水平移动。在制动组件30和支撑框架32之间设置有第三弹性件63。
图3为制动组件30示意图。制动组件30包含有安装座47，第一弹性件48固定地安装在安装座47上，摩擦组件50固定地安装在第一弹性件48上。制动轮轴35旋转地安装在安装座47上，制动轮31固定地安装在制动轮轴35上。驱动装置37固定安装在制动轮轴上。所述驱动装置37可以是永磁同步电机，当发生意外需要制动时，该永磁同步电机产生驱动扭矩使得制动轮旋转，以缩短响应时间。此外在电梯正常运行时，该永磁同步电机产生适当的力矩，防止由于电梯的启停时制动轮旋转导致紧急制动装置误动作。
图4所示为摩擦组件50示意图，导向件53可相对于支撑件51水平移动，导向件53向靠近支撑件51移动的位移受限于支撑件51的阻挡。导向件53和支撑件51之间设置有第二弹性件52，第二弹性件52具有推动导向件53向远离支撑件51运动的趋势。摩擦件56固定地设置在导向件53上。如图7所示，作动器70一端固定地安装在第一弹性件48上，另一端与导向件53联结，作动器70可以驱动导向件53相对于支撑件51水平地移动。
图5所示为制动轮31的示意图，其中31a为制动轮31的旋转中心，制动轮31包括五个制动面31b～31f和一个止动部31g。第一制动面31b的旋转半径为R0，第三制动面31d的初始旋转半径为R1，第五制动面31f的初始旋转半径为R2，且R1>R0，R2>R0。第一制动面31b与第三制动面31d之间通过第二制动面31c平滑连接，即旋转半径从R0增加到R1的过程中平滑过渡，同时第一制动面31b与第五制动面31f之间通过第四制动面31e平滑连接，即旋转半径从R0增加到R2的过程中平滑过渡。制动轮31的止动部31g为一个凸起。优选地，R1和R2不相等，因此制动轮向上旋转制动和向下旋转制动可以产生大小不同的制动力。
图6所示为限位挡块39安装示意图，限位挡块39固定地安装在制动轮轴35上，在制动轮31处于平衡位置时，限位挡块39与后部阻挡件32e接触，当制动轮31旋转过一定角度后限位挡块39与后部阻挡件32e脱离接触。第三弹性件63设置在支撑框架32和制动组件30之间，具有驱动制动组件30向后部阻挡件32e侧移动的趋势。
本发明的快速响应电梯制动装置工作过程如下：
在正常工作状态摩擦件56和与其对应的导轨2的一个侧面保持第一间隙，制动轮31与其对应的导轨2的另一个侧面保持第二间隙。此时，在第三弹性件63的作用下，限位挡块39压紧后部阻挡件32e，在第三弹性件63和限位挡块39的共同作用下，制动组件30保持其相对于支撑框架32的位置。作动器70产生的作用力克服第二弹性件52的弹力，导向件53保持其相对于支撑件51的位置。制动轮的第一制动面31b靠近导轨2，止动部31g远离导轨2，此时制动轮处于图2-3所示的初始位置。
实施例一
当轿厢1发生坠落、下行超速或者向下的意外移动时，一种方案是作动器70撤销作用力，制动装置3首先进入第一制动状态，之后驱动装置37产生驱动扭矩使得制动轮旋转，并最终进入第二制动状态。
图7所示为制动装置在第一制动状态时的示意图。在第一制动状态摩擦件56与其对应的导轨2的一个侧面保持压紧接触，制动轮31与导轨的另一个侧面保持压紧接触，第一间隙S1和第二间隙S2均消除。制动轮31没有发生偏离平衡位置旋转。此时摩擦件56和制动轮31与导轨2之间产生第一制动力，该制动力可以抑制轿厢1停靠层站期间由于轿内载荷变化所导致的晃动，改善乘坐的舒适性。当轿厢1离开层站时，制动装置需要从第一制动状态恢复到正常运行状态。作动器70产生作用力克服第二弹性件52的弹力，使得导向件53向远离导轨2的方向运动，从而使得摩擦件56与导轨脱离，于此同时在第三弹性件63的推动下制动组件30向靠近后部阻挡件32e的方向移动，最终使得限位挡块39与后部阻挡件32e接触，此时制动轮31与导轨2已脱离接触，制动装置3回到正常工作状态。
图8-9所示为制动装置在第二制动状态时的示意图。在第二制动状态时，永磁同步电机产生驱动扭矩使得偏心轮旋转，制动轮止动部31g与下部阻挡件32b接触，防止制动轮31的进一步旋转，由于制动轮31在旋转过程中旋转半径从R0增大到R2，这使得安装座47向靠近后部阻挡件32e的方向移动，当支撑件51受到导向件53的阻挡无法继续移动，此时作动器70已恢复到与正常工作状态时相同的状态，但是制动轮31尚未转动到图8所示的制动状态，随之制动轮的进一步旋转，第一弹性件48发生变形，当制动轮31旋转到图8-9所示制动状态时，第一弹性件48产生稳定的弹性变形，从而更进一步地使得制动轮31和摩擦件56压紧导轨2，此时制动轮31与摩擦件56和导轨之间产生第二制动力，该制动力可以制停轿厢向下的运行。
实施例二
另一种方案，也是优选方案，轿厢1发生坠落、下行超速或者向下的意外移动时，作动器70撤销作用力，同时驱动装置37产生驱动扭矩使得偏心轮旋转，直接进入第二制动状态。
图8-9所示为制动装置在第二制动状态时的示意图。在第二制动状态时，永磁同步电机产生驱动扭矩使得偏心轮旋转，制动轮止动部31g与下部阻挡件32b接触，防止制动轮31的进一步旋转，由于制动轮31在旋转过程中旋转半径从R0增大到R2，这使得安装座47向靠近后部阻挡件32e的方向移动，当支撑件51受到导向件53的阻挡无法继续移动，此时作动器70已恢复到与正常工作状态时相同的状态，但是制动轮31尚未转动到图8所示的制动状态，随之制动轮的进一步旋转，第一弹性件48发生变形，当制动轮31旋转到图8-9所示制动状态时，第一弹性件48产生稳定的弹性变形，从而更进一步地使得制动轮31和摩擦件56压紧导轨2，此时制动轮31与摩擦件56和导轨之间产生第二制动力，该制动力可以制停轿厢向下的运行。
这样的设置可以达到的技术效果如图10所示。图10所示为轿厢的速度曲线，在AB段，轿厢以额定的速度Ve向下运行，在B点轿厢出现失速，速度逐渐增加，C点时轿厢速度达到了制动装置的触发速度Vtrip，制动装置的响应时间较长，在E点时轿厢速度达到最大Vmax1，随后在紧急制动装置的制动力作用下，轿厢的速度越来越小，到F点时轿厢速度减小为零。从出现速度异常(B点)到最终制动结束，制动过程中轿厢的运行距离为BCEFH所围成的面积。如果在作动器70撤销作用力的同时驱动装置37产生驱动扭矩使得偏心轮旋转，那么C点时轿厢速度达到了紧急制动装置的触发速度Vtrip，驱动装置37驱动制动轮旋转，从而缩短响应时间，在D点时轿厢速度达到最大Vmax2，到G点时轿厢速度减小为零，制动过程中轿厢的运行距离为BCDGH所围成的面积。其中阴影部分DEFG的面积即为采用了驱动装置而减少的制动距离。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，该实施例仅仅是本发明的较佳实施例，本发明并不限于上文讨论的实施方式。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的技术范畴内。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。

Claims (8)

1.一种快速响应电梯制动装置，其特征在于，包括：
支撑框架，固定设置在电梯轿厢上；
制动组件，其设置在所述支撑框架内并能相对于该支撑框架水平移动；所述制动组件包括摩擦组件，所述摩擦组件设置于电梯导轨的一侧并能够相对于所述制动组件水平移动；所述制动组件还包括安装座；
制动轮，其设置在所述支撑框架内，所述制动轮包括至少三个设在其表面的制动位置；所述制动轮设置在相对于所述电梯导轨的另一侧，所述制动位置能够与所述摩擦组件共同夹紧所述电梯导轨以使电梯制动；所述制动轮包括制动轮轴和制动轮旋转驱动装置，所述制动轮轴旋转地安装在所述安装座上，所述制动轮旋转驱动装置固定安装在制动轮轴上；
制动驱动组件，其驱动所述摩擦组件和制动轮在水平方向上靠近或离开电梯导轨；
所述制动位置包括第一制动位置、第二制动位置以及第三制动位置，所述第一制动位置与所述摩擦组件夹紧电梯导轨以使电梯处于第一制动状态，所述第二制动位置与所述摩擦组件夹紧电梯导轨以使电梯处于第二制动状态，所述第三制动位置与所述摩擦组件夹紧电梯导轨以使电梯处于第三制动状态，
在制动时所述制动轮旋转驱动装置产生驱动扭矩时制动轮轴旋转以改变所述制动状态。
2.根据权利要求1所述的快速响应电梯制动装置，其特征在于，所述制动轮旋转驱动装置为永磁同步电机。
3.根据权利要求2所述的快速响应电梯制动装置，其特征在于，所述制动驱动组件包括：
弹性组件，产生形变推动所述摩擦组件和制动轮靠近或离开电梯导轨；
作动器，驱动所述摩擦组件水平位移以靠近或离开电梯导轨。
4.根据权利要求3所述的快速响应电梯制动装置，其特征在于，所述摩擦组件包括：
支撑件，与所述弹性组件固定连接；
导向件，与所述支撑件活动连接并能够相对于支撑件在水平方向上移动以靠近或远离电梯导轨；
摩擦件，与所述导向件固定连接。
5.根据权利要求1所述的快速响应电梯制动装置，其特征在于，还包括：
第三弹性件，设置在所述支撑框架和制动组件之间，所述第三弹性件所产生的作用力使得制动组件具有相对于框架移动的趋势。
6.根据权利要求1所述的快速响应电梯制动装置，其特征在于，还包括：
限位挡块，当快速响应电梯制动装置处于非制动状态时所述限位挡块克服第三弹性件的作用力，使得制动组件保持在预设位置。
7.根据权利要求1所述的快速响应电梯制动装置，其特征在于，还包括：
导向组件，设置在支撑框架上以及制动组件上，所述制动组件通过所述导向组件相对于该框架水平移动。
8.使用根据权利要求1-7中之一所述的快速响应电梯制动装置的电梯，其特征在于，所述电梯包括电梯轿厢，所述快速响应电梯制动装置设置在电梯轿厢上。
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