CN1185473C - 电梯制动负载测量系统和确定电梯机厢的有效负载的方法 - Google Patents

Abstract

防转动定位销(28a)或负载装置(49)上的负载传感器(35、56)指示电梯的盘式制动器(8、8a)内的制动反作用力。在弯曲负载传感器(80)上方的垂直负载传感器(72、73)指示导轨(60)上的垂直制动反作用负载。一个在由机厢所服务的每一层指示空机厢的负载的表(table)允许减去与绳索、链条和电缆有关的负载分量，以在制动释放之前提供一个有效负载指示；这可用于确定该负载是否超过机厢的最大许用负载。

Description

电梯制动负载测量系统和确定电梯机厢的有效负载的方法

技术领域

本发明涉及利用与电梯制动防转动销、制动装置以及夹钳件结合的负载传感器测量电梯负载，并且还涉及测量电梯机厢线负载。

背景技术

美国专利US3610342和US4754850已经示出，可以测量电梯制动反作用力以预先扭转以闭环方式驱动的马达，所以马达扭矩完全与机厢负载平衡，而且通过除去提升绳、平衡绳和链条以及移动电缆的影响，产生平衡扭矩的电流强度指示出机厢内的有效负载(乘客)。然后，这可用于通过运动控制器控制马达命令的产生，也可用作机厢中乘客数量的指示，该指示对调度算法有用。然而，迄今为止用于消除绳、链条和电缆的影响的方法很复杂、麻烦和费时。合理设计的、低成本的、可靠的以及需要很少或不需要维护的测量制动反作用扭矩的设备是必要的。利用平衡扭矩的电流来确定有效负载是否超过机厢的最大许用负载，因为它仅能在解除制动后测量，所以可能是危险的，并且可能违反某些管理规章。

发明内容

本发明的目的包括用可靠、便宜和需要很少维护的设备提供电梯制动反作用扭矩的改进的测量；在制动器仍然接合时，确定机厢内的有效负载是否超过最大许用负载；并且提供一种简单的方法从电梯马达轴负载测量值求出电梯的有效负载，用于运动控制和调度算法。根据本发明，电梯制动反作用扭矩用负载传感器(可以是应变仪等)测量，该负载传感器或者在制动器壳体和一组制动垫之间的防转动销上，或者在制动器壳体和固定结构之间的负载装置上，该固定结构例如为马达安装结构，其包括有马达壳体。负载传感器可以测量弯曲或可以测量拉力和压力。

在一个公开的实施例中，防转动销安装在电磁制动释放线圈内，其方式是当该销受与马达转动方向相切地施加在盘式制动垫上的制动反作用力而变形时，使弯曲最小。在另一公开的实施例中，制动器壳体通过包含负载传感器的的负载装置安装在马达壳体上，该负载传感器与转动方向相切地布置，并测量转动的任一方向上的响应于拉力和压力的制动反作用力。一个导轨制动器实施例在制动器上安装有垂直负载传感器；另一个感应制动夹钳件夹板的弯曲。

此外根据本发明，在初始过程中，刚好在运行开始释放制动器之前，例如通过制动反作用力在电梯服务的每一层确定当电梯机厢是空载时其中的负载，并且记录相应的每一所述层的空机厢负载信号。此后，在正常操作中，从刚好在释放制动器以在任何特定层运行之前所测量的机厢当前负载信号中减去当前层的空机厢负载值，所得到的差值信号可以用于运动控制和调度算法，包括在制动器释放之前确定机厢内的负载是否超过最大许用负载。

本发明可以和盘式制动器、夹钳式制动器、鼓式制动器、轨道式制动器一起使用，可用于绳索系统中，可与机房中的马达一起使用，可用于电梯升降通道中，可用在机厢或平衡配重上，以及可用于利用制动器在非运行位置保持机厢的其它系统中。

本发明提供了一种用于具有一个布置在一结构上的马达的电梯的负载测量设备，其包括有：

一个制动器壳体，其包括有一个与所述结构连接的顶盖；

一个由所述马达转动的轴，所述轴延伸进所述壳体内；

一个布置在所述壳体内的电磁制动释放线圈；

一个制动表面布置在所述壳体内，并与所述轴接合以与所述轴一起转动；

一个制动垫元件布置在所述壳体内，与所述制动表面相邻；

多个制动接合弹簧用于推动所述制动垫元件与所述制动表面接触，以阻止所述轴的运动；

多个防转动定位销固定在所述壳体上并与所述制动垫元件滑动地接合，以防止所述制动垫元件的移动，同时使所述制动垫元件从与所述制动垫元件接触的制动接合位置移动至远离所述制动垫元件的制动释放位置；

通过改进，其特征在于：

至少一个负载传感器，或者(a)布置负载传感器在一个或多个所述销上，以测量作为制动反作用力的函数的所述一个或多个销的弯曲，来提供一个表示所述轴上的负载的负载信号，或者布置负载传感器在一个或多个将所述壳体与所述结构连接起来的元件上，以测量作为制动反作用力的函数的所述壳体和所述结构之间的力，来提供一个表示所述轴上的负载的负载信号。

优选的是：至少有一个负载传感器布置在每个所述销上。

优选的是：在每个所述销上有两个所述负载传感器。

优选的是：在至少一个将所述壳体和所述结构连接起来的元件上有至少一个负载传感器。

优选的是：有至少四个元件用于将所述壳体与所述结构连接起来，每个元件具有至少一个负载传感器。

优选的是：

所述制动表面是一个盘；和

所述制动垫元件在其上布置有一个平的制动垫。

优选的是，所述设备还包括有：

一个布置在所述壳体内部的第二制动垫；并且其特征在于：

所述盘是双面的，并且可滑动地布置在所述轴上，所以由所述弹簧施加给所述制动垫元件的压力迫使所述制动垫元件移动所述盘以与所述第二制动垫接合。

本发明还提供了一种用于具有布置在一结构上的导轨制动器的电梯的负载测量设备，其包括有：

一个垂直枢转支架；

一对可在所述枢转支架上转动的夹板，而且其具有布置在所述枢转支架的相对侧上的臂，并伸展到所述导轨以形成一个夹钳，每个夹板具有一个与相应的所述导轨的相对侧相邻布置的表面；

一对摩擦制动垫，在每个所述表面上安装一个；

一个弹簧和电磁铁组件布置在与所述导轨相对的所述枢转支架的一侧，所述弹簧在制动状态下推动所述制动垫进入一个与所述导轨接触的制动接合位置，所述电磁铁的操作移动所述制动垫进入一个不与所述导轨接触的制动释放位置；

通过改进，其特征在于：

至少一个负载传感器，用于提供一个表示响应于制动反作用力的机厢总负载的机厢负载信号，或者(a)将所述负载传感器垂直布置在所述枢转支架和所述结构之间，以测量垂直制动反作用力，或者(b)将所述负载传感器布置在一个所述夹板的一侧，以测量响应于制动反作用力的所述夹板的弯曲。

优选的是：有两个负载传感器，在所述枢转支架的每一端有一个。

优选的是：有两个负载传感器，在每个所述夹板的一侧有一个。

本发明还提供了一种用于确定电梯机厢的有效负载的方法，其包括有：

首先，当采集初始数据时—

(a)当所述机厢是空载时，移动所述机厢至机厢服务的每一层；

其特征在于：

(b)在每一层，在每次运行开始释放机厢的制动器之前的瞬间，利用如上所述的负载测量设备，提供一个来自一响应于制动反作用力的负载传感器的空机厢负载信号，该空机厢负载信号表示机厢总负载，并记录对应于每一所述层的空机厢负载信号；

此后，在电梯正常运行期间—

(c)在每一层，在每次运行开始释放机厢的制动器之前的瞬间，利用所述负载测量设备，提供一个来自一响应于制动反作用力的负载传感器的当前机厢负载信号，该当前机厢负载信号表示所述轴上的负载；

(d)提供一个差值信号作为所记录的相应层的所述空机厢负载信号和所述当前机厢负载信号之间差值的函数；和

(e)部分地根据所述差值信号来控制所述电梯机厢的运行。

本发明还提供了一种用于确定具有一驱动轴的电梯机厢的有效负载的方法，其包括有：

首先，当采集初始数据时—

(a)当所述机厢是空载时，移动所述机厢至机厢服务的每一层；

其特征在于：

(b)在每一层，在每次运行开始释放机厢的制动器之前的瞬间，提供一个来自一响应于制动反作用力的负载传感器的空机厢负载信号，该空机厢负载信号表示机厢总负载，并记录对应于每一所述层的空机厢负载信号；

此后，在电梯正常运行期间—

(c)在每一层，在每次运行开始释放机厢的制动器之前的瞬间，提供一个来自一响应于制动反作用力的负载传感器的当前机厢负载信号，该当前机厢负载信号表示所述轴上的负载；

(d)提供一个差值信号作为所记录的相应层的所述空机厢负载信号和所述当前负载信号之间差值的函数；和

(e)部分地根据所述差值信号来控制所述电梯机厢的运行。

优选的是，所述步骤(e)包括有：

将由所述差值信号表示的负载与所述机厢的最大负载限度相比较，并且如果所述差值信号表示一个超过所述机厢的所述最大负载限度的负载，就阻止机厢的制动器的释放。

根据下面如附图所示的典型实施例的详细描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得更明显。

附图说明

图1是一常规电梯盘式制动器的一部分的简化分解图，该电梯盘式制动器在市场上可得到，并可作改变以采用本发明；

图2是图1中沿线2-2的局部剖视图，表示根据本发明的其上布置有负载传感器的防转动销；

图3是安装在电梯马达壳体上的，带有本发明的负载传感器的电梯盘式制动器壳体的局部透视图；

图4是图3的设备的侧视图；

图5是图3和4中所示的负载装置的放大的剖视图；

图6是根据本发明的夹钳式制动器的俯视平面图；

图7是图6所示的夹钳式制动器的局部剖开和断开的侧视图；

图8是一可选实施例的局部剖开断开的侧视图。

具体实施方式

参照图1，图1以清晰的方式示出了一个电梯盘式制动器组件，该组件包括有一个壳体9和一个用于该壳体的顶盖10；该顶盖10包括有一个电磁线圈，当通电时该电磁线圈将释放盘式制动器以使电梯能够移动；顶盖10通过螺栓连接或通过其它未示出的装置以别样方式牢固地固定在壳体9上。带有顶盖10的壳体9一般固定在电梯驱动系统的结构上，例如直接连接到电梯马达壳体或另外的结构上。电梯马达轴12与双面制动盘13用花键或其它方式连接，所以盘13始终与轴12一同转动从而可以阻止轴12的运动。正如下文更充分的描述，盘13必须能沿轴12充分地滑动以接合和释放制动器。双面制动盘13具有两个盘表面，其中一个14可在图1中看到，而另一个在双面盘13的相对侧上。壳体9具有制动垫16，而附加制动垫17和18布置在各自的半体20和21上，该半体20和21包括有一个可移动的制动垫元件22。当制动垫16与相对的盘制动表面以明显的方式相互作用时，制动垫17、18与盘面14相互作用。多个弹簧24、25通常推动半体20、21与双面盘13充分接合，以便它如图1所示地向右移动，并响应于与盘表面14接合的垫17、18以与垫16接合。因而，制动器通常由弹簧24、25施力以进入接合位置。然而，为了释放制动器，给在顶盖10中的常规制动器释放磁性线圈通电，由此用一足以克服弹簧24、25的压缩力的力吸引半体20和21，从而释放制动器。在此过程中，双面盘13将稍微向左移动以从壳体9中的制动垫16上释放开。在一优选的盘式制动器中，在图1所示的弹簧24、25的环中可能有另外一组弹簧，以及可能有与顶盖10连接的弹簧调节机构以调节由弹簧施加给半体20、21上的压力。在垫17、18与盘表面14接合时，为了抑制半体20、21转动，多个防转动定位销28布置在顶盖10中，并与半体20、21中相对应的孔29接合。至此所描述的是目前使用的常规电梯盘式制动器的简化型式。

参照图2，顶盖10具有销容纳孔，每个孔具有一个紧紧夹住销28a的缩小部分32和一个放大部分33，该放大部分33允许销28a响应于垫17、18上的制动反作用力，与盘13的转动方向相切地移动。销28a有一个缩小部分34，其上可安装有一个或多个负载传感器35以测量响应于制动反作用力的销28a的弯曲。如图2所示，销28a上的制动反作用力是垂直的。销28a的放大部分36在顶盖10内的孔的缩小部分32中；销28a的放大部分37与半体20、21内的孔29滑动地接合。

销28a必须维持在所示的方位，以便负载传感器35用适当的装置如键42测量由于与盘13的转动方向相切的力而产生的弯曲。

一个带有单组制动垫17、18(没有制动垫16)的实施例可以通过将盘13刚性地固定在轴12上而实现，这样盘就不能沿轴滑动。

在操作中，销28a的弯曲量导致一个响应信号从一个或多个负载传感器35传向控制器，该负载传感器35设置在信号线40上方。当线40上的信号表示销28a上没有负载时，马达内的电流仅足以承受电梯系统的整体不平衡重量，包括平衡配重超过机厢的超载量，或机厢加上乘客超过平衡配重的超载重量，连同提升绳、平衡绳或链条以及移动电缆的重量。在发生此情况时，当开始运行，能够释放制动器而机厢并不向上或向下移动。另外，那时供应给马达的电流量可用于运动控制和调度算法，该电流量指示由马达支承的总重量。

图3-5表示本发明的第二实施例，其中壳体9a具有一个通过负载装置49安装在马达壳体46(或其它固定结构)的法兰45上的法兰44。在图5中，负载装置包括有一个在一端由螺栓53牢固地安装在法兰44上而在另一端由螺栓54牢固地安装在法兰45上的结构元件。在紧固件的中间布置有一个应变仪56，该应变仪56测量结构元件52的拉力或压力，其是制动反作用力通过制动垫16并且通过顶盖10和半体20、21从制动垫17、18传递给壳体9a的结果。来自负载传感器56的拉力指示将表示系统的一侧(如系统的机厢一侧)上的超重，而来自负载传感器56的压力指示则表示系统的另一侧(如平衡配重一侧)的超重。由来自负载传感器56的信号表示的拉力或压力的量指示了制动反作用力的量，而当其为零时，表示电梯马达完全支承系统的不平衡，并且其电流表示系统中的负载。这表示，当可以释放制动器而机厢并不向上或向下移动，并且马达中的电流的量表示负载的时候，如前所述，该电流量可用于运动控制和调度算法。

参照图6，本发明的另一个实施例包括有一个制动器，其相对导轨60的杆59的两个面工作。一对夹板62、63可枢转地由十字形元件66、67支承在枢转支架68上，该枢转支架68通过负载传感器64、65悬挂在周围结构69、70之间。

弹簧和电磁铁组件72包括有一个或多个重载压缩弹簧，通过元件73、74和销75、76，常使夹板62、63的右端(如图所示)展开而释放，通过枢转支架68的作用，使夹板62、63的左端合拢在一起，从而导致摩擦制动垫78、79牢固地夹住杆59的表面。当释放制动器时，组件72内的电磁铁工作，同时牵引销75、76从而导致制动垫78、79与轨道的杆分开。除了负载传感器64、65之外，至此描述的是常规的夹钳式的电梯制动器。负载传感器64、65可以是具有向外伸展的螺杆81的形式，该螺杆81旋进或用螺母固定到相邻件68、69上。在操作中，当制动器接合时，代表结构69、70上的机厢的总负载的向上或向下的力将通过负载传感器传递给夹板62、63。固此，负载传感器64、65将提供表示机厢中总重量的信号。

本发明的另一个实施例在图8中示出。该实施例类似于图6和7的实施例，但是图8的实施例具有一个或多个负载传感器80来获得夹板62、63中的由制动反作用力引起的弯曲，其取代了具有垂直负载传感器64、65的实施例。

本发明的另一方面包括利用一种简化方法提供有效负载信号，其具有在释放制动器之前能够指示出机厢中的负载是否超过最大许用负载的额外优点。在采集初始数据期间，机厢移动到其服务的每一层，当空载的时候，记录例如可以由前述实施例或由制动反作用扭矩的其它测量得到的那一层机厢负载的测量值。此后，在电梯正常使用时，每次机厢准备启动时，在释放制动器之前，用同样的方式再次测量负载。所记录的特定层的空机厢负载与当前的机厢负载之间的差值用作机厢内的有效负载的指示。因为这在释放制动器之前得到，所以与利用平衡扭矩电流相反，负载指示能够用于在制动器释放之前确定机厢内是否超载。

本文中引入了上述专利作为参考。

Claims (13)

1、用于具有一个布置在一结构上的马达的电梯的负载测量设备，其包括有：

一个制动器壳体(9、9a)，其包括有一个与所述结构连接的顶盖(10)；

一个由所述马达转动的轴(12)，所述轴延伸进所述壳体内；

一个布置在所述壳体内的电磁制动释放线圈(22)；

一个制动表面(16)布置在所述壳体内，并与所述轴接合以与所述轴一起转动；

一个制动垫元件(13)布置在所述壳体内，与所述制动表面相邻；

多个制动接合弹簧(24、25)用于推动所述制动垫元件与所述制动表面接触，以阻止所述轴的运动；

多个防转动定位销(28)固定在所述壳体上并与所述制动垫元件滑动地接合，以防止所述制动垫元件的移动，同时使所述制动垫元件从与所述制动垫元件接触的制动接合位置移动至远离所述制动垫元件的制动释放位置；

通过改进，其特征在于：

至少一个负载传感器(34、56)，或者(a)布置负载传感器(34)在一个或多个所述销上，以测量作为制动反作用力的函数的所述一个或多个销的弯曲，来提供一个表示所述轴上的负载的负载信号，或者(b)布置负载传感器(56)在一个或多个将所述壳体(9a)与所述结构(46)连接起来的元件上，以测量作为制动反作用力的函数的所述壳体和所述结构之间的力，来提供一个表示所述轴上的负载的负载信号。

2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于：至少有一个负载传感器(35)布置在每个所述销(24、25)上。

3、根据权利要求2所述的设备，其特征在于：在每个所述销(24、25)上有两个所述负载传感器(35)。

4、根据权利要求1所述的设备，其特征在于：在至少一个将所述壳体(9a)和所述结构(46)连接起来的元件(52)上有至少一个负载传感器(56)。

5、根据权利要求1所述的设备，其特征在于：有至少四个元件(52)用于将所述壳体(9a)与所述结构(46)连接起来，每个元件具有至少一个负载传感器(56)。

6、根据权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述制动表面(16)是一个盘；和

所述制动垫元件在其上布置有一个平的制动垫(14)。

7、根据权利要求6所述的设备，其还包括有：

一个布置在所述壳体内部的第二制动垫(14)；并且其特征在于：

所述盘是双面的，并且可滑动地布置在所述轴上，所以由所述弹簧施加给所述制动垫元件的压力迫使所述制动垫元件移动所述盘以与所述第二制动垫接合。

8、用于具有布置在一结构(69、70)上的导轨制动器(图6-8)的电梯的负载测量设备，其包括有：

一个垂直枢转支架(74)；

一对可在所述枢转支架上转动的夹板(62、63)，而且其具有布置在所述枢转支架的相对侧上的臂，并伸展到所述导轨以形成一个夹钳，每个夹板具有一个与相应的所述导轨的相对侧相邻布置的表面；

一对摩擦制动垫(78、79)，在每个所述表面上安装一个；

一个弹簧和电磁铁组件(72)布置在与所述导轨相对的所述枢转支架的一侧，所述弹簧在制动状态下推动所述制动垫进入一个与所述导轨接触的制动接合位置，所述电磁铁的操作移动所述制动垫进入一个不与所述导轨接触的制动释放位置；

通过改进，其特征在于：

至少一个负载传感器(64、65、80)，用于提供一个表示响应于制动反作用力的机厢总负载的机厢负载信号，或者(a)将所述负载传感器(64、65)垂直布置在所述枢转支架和所述结构之间，以测量垂直制动反作用力，或者(b)将所述负载传感器(80)布置在一个所述夹板的一侧，以测量响应于制动反作用力的所述夹板的弯曲。

9、根据权利要求8所述的设备，其特征在于：有两个负载传感器(64、65)，在所述枢转支架的每一端有一个。

10、根据权利要求8所述的设备，其特征在于：有两个负载传感器(80)，在每个所述夹板的一侧有一个。

11、一种用于确定电梯机厢的有效负载的方法，其包括有：

首先，当采集初始数据时—

(a)当所述机厢是空载时，移动所述机厢至机厢服务的每一层；

其特征在于：

(b)在每一层，在每次运行开始释放机厢的制动器之前的瞬间，利用根据权利要求1或权利要求8所述的负载测量设备，提供一个来自一响应于制动反作用力的负载传感器的空机厢负载信号，该空机厢负载信号表示机厢总负载，并记录对应于每一所述层的空机厢负载信号；

此后，在电梯正常运行期间—

(c)在每一层，在每次运行开始释放机厢的制动器之前的瞬间，利用所述负载测量设备，提供一个来自一响应于制动反作用力的负载传感器的当前机厢负载信号，该当前机厢负载信号表示所述轴上的负载；

(d)提供一个差值信号作为所记录的相应层的所述空机厢负载信号和所述当前机厢负载信号之间差值的函数；和

(e)部分地根据所述差值信号来控制所述电梯机厢的运行。

12、一种用于确定具有一驱动轴的电梯机厢的有效负载的方法，其包括有：

首先，当采集初始数据时—

(a)当所述机厢是空载时，移动所述机厢至机厢服务的每一层；

其特征在于：

(b)在每一层，在每次运行开始释放机厢的制动器之前的瞬间，提供一个来自一响应于制动反作用力的负载传感器的空机厢负载信号，该空机厢负载信号表示机厢总负载，并记录对应于每一所述层的空机厢负载信号；

此后，在电梯正常运行期间—

(c)在每一层，在每次运行开始释放机厢的制动器之前的瞬间，提供一个来自一响应于制动反作用力的负载传感器的当前机厢负载信号，该当前机厢负载信号表示所述轴上的负载；

(d)提供一个差值信号作为所记录的相应层的所述空机厢负载信号和所述当前负载信号之间差值的函数；和

(e)部分地根据所述差值信号来控制所述电梯机厢的运行。

13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤(e)包括有：

将由所述差值信号表示的负载与所述机厢的最大负载限度相比较，并且如果所述差值信号表示一个超过所述机厢的所述最大负载限度的负载，就阻止机厢的制动器的释放。

Images