EP2219984B1 - Lift drive and method for driving and detaining a lift car, a corresponding method and a braking device, and method for decelerating and detaining a lift car, and an associated method - Google Patents
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- EP2219984B1 EP2219984B1 EP08849117A EP08849117A EP2219984B1 EP 2219984 B1 EP2219984 B1 EP 2219984B1 EP 08849117 A EP08849117 A EP 08849117A EP 08849117 A EP08849117 A EP 08849117A EP 2219984 B1 EP2219984 B1 EP 2219984B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B66D5/14—Crane, lift hoist, or winch brakes operating on drums, barrels, or ropes with axial effect embodying discs
Definitions
- the present invention relates to an elevator drive for driving and holding an elevator car according to claim 1.
- An elevator drive of this kind is for example from the WO 2007/020325 known.
- an electromagnetically actuated braking device as can be used in an elevator drive, known with a stationary housing and a rotating work shaft therein. With the working shaft, two brake discs rotatably, but axially displaceable connected. By a respective spring axially displaceable armature discs are biased with a normal force against the brake discs so that a first frictional contact between the brake discs and the housing and a second frictional contact between the rotatable relative to the housing armature discs and the brake disc is closed. The frictional forces acting in these contacts counteract a rotation between the brake disk rotatably fixed to the working shaft and the housing or the armature disks rotatably connected therewith, thus braking the working shaft. To release the brake, the armature discs are released electromagnetically against the springs. To reduce the noise that occurs when the brake is released, the armature discs are made in three parts.
- An object of the present invention is therefore to provide an elevator drive with a braking device which increases the safety of the elevator drive.
- an elevator drive according to the preamble of claim 1 is further developed by the characterizing features.
- Claim 10 protects a corresponding method and with claim 11, a corresponding elevator system is protected.
- the solution further comprises a braking device according to the preamble of claim 12 further developed by its characterizing features, and a corresponding elevator system as in claim 22 characterized and further a method for detecting the function of the braking device according to claim 26.
- a braking device is usually installed in an elevator drive.
- the drive is used for driving and holding an elevator car and it essentially comprises a traction sheave for transmitting a drive and / or holding force to the elevator car, a motor for driving the traction wheel and a brake assembly for holding the traction wheel.
- a drive shaft connects the traction wheel, the engine and the brake assembly together.
- the brake assembly includes at least two brake devices, wherein, according to one aspect of the invention, the traction wheel is disposed between the brake devices. This is advantageous because the braking moments which must be transmitted from the traction wheel to the brake devices divide. In an advantageous symmetrical distribution of the braking devices, each half on both sides of the traction wheel, reduces a torque to be transmitted in the drive shaft to half.
- a risk of failure, or risk of breakage of the drive shaft is thereby significantly reduced.
- a possible failure of the drive shaft is still a braking function given that the braking devices are distributed on both sides of the traction wheel.
- the terms traction wheel and traction sheave are synonymous with respect to the present invention.
- the braking devices are arranged substantially at the two-sided ends of the drive shaft. This provides easy maintenance and accessibility.
- the brake devices arranged on both sides of the traction wheel can be controlled individually.
- monitoring logic can specifically determine whether a braking device alone is able to hold the elevator car at a standstill. This is advantageously done by the fact that the control of the braking devices for closing the same takes place with a small time delay, or that alternately during a stop of the elevator car and when advantageously no transport requirement is logged, a braking device is opened briefly.
- the monitoring logic can, during the period when only one of the braking device is closed, determine whether a braking device alone is able to hold the elevator car at a standstill. This in turn is advantageous because it allows the overall function of the brake assembly to be tested.
- the elevator drive according to the invention is usually arranged stationarily in a driving shaft and it drives the elevator car by means of a suspension element.
- the suspension elements are in this case wound up or unwound by the elevator drive or by the traction wheel or they are driven by the traction wheel or by the traction sheave via friction.
- a counterweight is usually attached to the elevator car opposite end of the support means, which ensures a sufficient reaction force.
- the elevator car and accordingly the counterweight can be hung directly or it can be hung several times by means of pulley.
- the elevator drive can also be arranged to ride, be arranged directly on the elevator car, in which case the traction wheel acts on a stationary part, such as a rail with friction surface, a gear rod or a threaded rod or for example on a rope.
- a stationary part such as a rail with friction surface, a gear rod or a threaded rod or for example on a rope.
- the braking device or at least one of the braking devices of such an elevator drive, further generally includes a static element and a movable element or drive shaft which is movable relative to the static element in a first degree of freedom and is to be braked relative to the static element.
- braking may equally include the braking of the movable relative to the static element, ie the reduction of its relative speed, as well as the complete stopping or holding the movable element.
- the distinction between static and movable element serves only to distinguish between two elements which are movable relative to one another in one degree of freedom.
- one of the static and movable elements can be arranged inertially fixed in order to brake the other from the static and movable element with respect to the environment.
- the braking device can be designed in particular as a parking brake for holding the cabin.
- the first degree of freedom may be, for example, a rotational degree of freedom.
- the movable element can be rotatably mounted in the static element.
- force encompasses in general terms the forces or torques acting in the respective degree of freedom in order to present the present invention, which can be applied to different braking devices acting in different degrees of freedom, together, ie when a "frictional force" is mentioned , including at rotational degrees of freedom equally the acting friction torque can be included.
- the first degree of freedom can also be a translational degree of freedom.
- the movable element can be displaceably mounted in the static element, as for example from the DE 41 06 595 A1 is known, in which a static element in the form of a measuring brake slides linearly along a movable element in the form of a brake application rail.
- a first frictional contact in a first contact surface can optionally be closed by a controllable normal force acting in a second degree of freedom between the static element and the movable element.
- a first frictional force counteracts a movement of the movable element relative to the static element.
- the brake discs are pressed in a first contact surface against the housing. The first frictional forces occurring in these frictional engagements counteract a rotation of the working shaft rotatably connected to the brake discs.
- the term "frictional force” in this case includes the frictional torque acting thereon due to the rotational freedom of the working shaft.
- one or more relative elements are provided such that a second frictional contact in a second contact surface is closed between the movable element and each of the relative elements by the normal force and in the second frictional contact a second frictional force counteracts a movement of the movable element relative to the relative element.
- the second frictional forces occurring in these frictional engagements counteract a rotation of the working shaft, which is non-rotatably connected to the brake disks, relative to the first partial disks which are connected to the housing in a rotationally fixed manner.
- each relative element is associated with an actuating element, which is fixed in the first degree of freedom with respect to the static element, wherein between the actuating element and the relative element is closed by the normal force a third frictional contact in a third contact surface and in the third frictional contact a third frictional force counteracts a movement of the relative element relative to the actuating element.
- actuating element which is fixed in the first degree of freedom with respect to the static element, wherein between the actuating element and the relative element is closed by the normal force a third frictional contact in a third contact surface and in the third frictional contact a third frictional force counteracts a movement of the relative element relative to the actuating element.
- sliding friction also includes rolling friction, as occurs for example when rolling bearings.
- a relative element of the braking device in the first degree of freedom relative to the static element between a normal position and a braking position is biased elastically and elastically into the normal position, wherein the second and third contact surfaces are designed such that a maximum second frictional force, especially when adhering in the second and third frictional contact, greater than a maximum third frictional force.
- a movement of the relative element in the first degree of freedom beyond the brake position is, for example, positive and / or non-positive, prevented.
- stops preferably limit the movement of the relative element between the normal position and the braking position.
- the movable element also moves under effective normal force FN in the first degree of freedom. Since the maximum second frictional force between the relative element and the movable element according to the invention is greater than the maximum third frictional force between relative element and aktuierendem element, is in the second frictional contact before static friction, while the third frictional contact comes into sliding (or rolling). In this case, the movable element takes the relative element in the first degree of freedom, until it passes from its normal in the braking position and there, for example, positively stopped by a stop or the like. The relative element thus becomes self-acting, i. Without control influence from the outside, switched from the normal position to the braking position and this change takes place in both traversing directions, ie backwards and forwards.
- a safety margin S (FR1 + FR2) / (FR1 + FR3) can thus be made available in the event that the normal total frictional force is no longer sufficient, since, for example, the first and / or third contact surface has wear, is oiled or the normal force subsides.
- This staggered build-up of the entire force required for braking further has a favorable effect in that a force pulse is reduced to the entire moving system, since the braking force is built up over two stages.
- a pressure spring can be used, which on the one hand can cause pressing of the relative element in the second degree of freedom and on the other hand allows a relative displacement of the relative element in the first degree of freedom between normal and braking position.
- the relative element can be performed in this embodiment, for example, at the same time as an anchor plate.
- the value of the frictional force of the third contact surface (FR23) is reduced to virtually zero.
- the third contact surface is always used. The content of this also means that this third contact surface is omitted as described and the associated friction force (FR3) assumes the value zero.
- a malfunction may be present, for example, if the braking device does not open during driving, or if, as described above, it only applies a reduced braking force.
- it is internally known, for example, to manually check the braking force and the wear in maintenance intervals, which is time-consuming, labor-intensive and error-prone.
- the braking device therefore comprises a sensor device for detecting the normal and / or braking position of the relative element.
- a sensor device may for example be a contact which is closed when the relative element comes into the braking position, and / or is opened as soon as it leaves the normal position.
- optical sensors can monitor the position of the relative element or position sensors detect the position of the relative element.
- the movable member also under effective normal force FN in the first degree of freedom, the movable member takes the relative element in the first degree of freedom, until it passes from its normal to the braking position.
- An advantage of the invention results from the use of a suitable monitoring logic which monitors the correct functioning of the braking device.
- This monitoring logic comprises the sensor device for detecting the normal and / or braking position of the relative element, a speed and / or path measuring device and the control signal to the braking device.
- the brake device can be repealed with another sensor to determine the state contact play, or brake closed or contact play available or brake released be provided.
- a "control signal brake” signals in the following the instruction state which gives a control device as a control signal ("to” or "open") to the braking device.
- the "speed” corresponds to the state of the movable element or of the car or the elevator car and indicates whether the mobile element is at a standstill (o) or in motion (# 0).
- a diagnosis of the condition can follow, for example, the following scheme: Control signal brake speed Position relative element statement to open 0 ⁇ 0 normal brake F1 X X X okay F2 X X X Brake fault / overload F3 X X X okay F4 X X X okay F5 X X X L.
- This diagnostic scheme allows an almost continuous monitoring of the function of the braking device, in particular because at each stop (F1, F2), the target state can be detected and appropriate measures can be taken in case of deviation. There is no danger since, when the braking position is reached, an increased braking force, as a rule a braking force increased by approximately 2 times, is available. This ensures a secure hold.
- a freewheeling of the relative element can be kept low. It can only be chosen so large that a reliable determination of the position of the relative element by the sensor device is easily possible and on the other hand by the resulting displacement of the movable element or the driving body no dangerous holding deviation, such as a step formation in an elevator car arises.
- the selected freewheeling path is approximately 3 to 10 mm in both directions of movement corresponding to the first degree of freedom.
- the relative element is held by means of a bias voltage in its normal position or returned to the normal position after a successful relative displacement.
- This bias can be generated for example by means of an elastic spring, such as a simple spring bar, a mechanical rotary or coil spring or a hydraulic spring.
- a bias by means of magnetic force is possible by magnetic poles are arranged accordingly.
- the biasing device can be combined with a magnetic air unit.
- the second and third contact surface are formed such that the maximum second friction force, in particular in the case of adhesion in the second and third friction contact, is also greater than the sum of the maximum third friction force and the force KV biasing the relative element into its normal position: FR ⁇ 2 ⁇ Max H > FR ⁇ 3 ⁇ Max H + KV what with negligible force KV for FR ⁇ 2 ⁇ Max H > FR ⁇ 3 ⁇ Max H is satisfied, in particular, when the second friction force is significantly greater than the third friction force: FR ⁇ 2 ⁇ Max H > > FR ⁇ 3 ⁇ Max H
- Equation (2 ') or (2 ") also applies Equation (2) to a good approximation.
- the movable element moves during deceleration even under the normal force in the first degree of freedom and seeks due to the principle described above to take along the relative element and from its normal to its braking position pull. In this case, there is sliding friction in the first and at least in the second or third friction contact.
- the force KV which biases the relative element in the normal position
- the bias voltage can generally be generated, for example, by means of an elastic spring, such as a mechanical rotary or coil spring or a hydraulic spring. If the movable element is finally decelerated to a standstill and then held, the contact states change from sliding to static friction in the first, second or third frictional contact. The occurring static friction forces are generally significantly greater than the friction forces prevailing during braking during sliding friction (or rolling friction).
- the second and third contact surfaces are therefore designed such that the second friction force FR2 G , which occurs when sliding in the second friction contact, is less than the sum of the force KV, which biases the relative element in its normal position, and the third Friction force FR3 G and / or FR3 ", which is established during sliding or adhering in the third frictional contact, thereby holding the relative element in its normal position during deceleration
- the second and third contact surfaces are designed such that the maximum second frictional force FR2max H , which can be maximally set when adhered in the second frictional contact, is greater than the sum of the force KV, which biases the relative element in its normal position, and the third frictional force FR3max H , which can occur when adhering in the third frictional contact.
- condition (2) is already sufficient for the following reason: If the braking device begins the braking process, the first, second and third frictional contact are closed. In this case, there is instantaneous sliding friction in the second frictional contact between the movable element, which initially moves relative to the static element, and the relative element, which is prestressed into its normal position resting relative to the static element. In the third frictional contact between the relative element and the actuating element is initially, as long as the relative element is not accelerated, static friction before. Now, as stated above, in general, the sliding friction is significantly lower than the maximum static friction.
- the second frictional force FR2 G acting in the second frictional contact is generally lower than the third frictional force FR3max H , which can be maximally set in the third frictional contact.
- the second frictional force in the second frictional contact, in which sliding friction prevails will be permanently smaller during braking than the third frictional force in the third frictional contact in which static friction prevails.
- the relative element is held in its normal position until the movable element has come to a complete halt.
- condition (2) or neglecting the force KV of the condition (2 ') is sufficient to increase the safety of the braking device and to detect a malfunction in a braking device that only holds it. If the movable element is also braked with the braking device, fulfillment of condition (3) or (3 ') is sufficient to ensure that the relative element remains in its normal position during the normal braking operation, so that subsequently the safety reserve described above is available stands and advantageously a malfunction in holding can be determined.
- Condition (3 ') is usually satisfied simultaneously with condition (2) or (2'), since the sliding friction (or rolling friction) is usually much lower than the static friction. According to the invention, therefore, it is generally only necessary that the maximum frictional force FR2max, which is present in the second frictional contact and is as a rule defined by the maximum frictional friction force FR2max H , be greater than the maximum frictional force FR3max present in the third frictional contact and, as a rule, by the maximum static frictional force FR3max H is determined (condition (2 ')).
- condition (3 ') is fulfilled, so that even when braking, the relative element is held in its normal position until the holding state is reached.
- the brake device is primarily used as a holding or parking brake and is used only in case of need for dynamic braking of the drive body.
- a requirement is, for example, a response of a speed monitoring circuit or a power failure, etc.
- the relative element is taken immediately to the braking position (B) and then inevitably generates a higher braking force.
- the requirement for the bias voltage are then correspondingly low, it is only designed to move the unloaded relative element (3) again in the normal position and to keep loose there with little force.
- the second and third contact surface for example, consist of different materials.
- the relative element on the second contact surface may have a coating for increasing the coefficient of friction ⁇ 2 and / or the actuating element may have a coating for reducing the coefficient of friction ⁇ 3 on the third contact surface.
- the third contact surface and rolling bearings in particular needle roller bearings can be arranged to represent certain coefficients of friction.
- the coefficients of friction of the first and second contact surfaces are substantially the same, so that substantially identical frictional forces are set in the first and second frictional contact, which can advantageously distribute the loads more uniformly.
- the term "coefficient of friction" may in the present case comprise both the adhesion and the sliding or rolling friction value of a frictional contact, wherein in practical application the first and the second frictional contact are designed in a proven manner as friction brake lining.
- the maximum second friction force can alternatively or additionally be greater than the maximum third friction force predetermined that the third contact surface is inclined relative to the normal force.
- the normal force acting in the first, second and third frictional contact splits at an inclined third contact surface into a component normal to the third contact surface inducing the third frictional force and a component tangential to the third contact surface impinging upon movement into one Direction added in the first degree of freedom to the third frictional force to a thirdylonreibkraft, subtracted in the opposite movement of this.
- the use of the inclined third contact surface results in a relative movement between the relative and aktuierendem element, a change in the normal force, for example, springs, which are used to generate this normal force, be relaxed or relaxed.
- This is advantageously used, for example, when used in elevator systems with partially balanced counterweights, since different braking effects can thus be generated depending on a possible sliding direction.
- force in the present application is understood to mean translational forces and torques acting in the respective degree of freedom. Different friction forces can therefore also be represented by different lever arms. Thus, for example, a larger second frictional force (in this case, a torque) can be represented by the fact that the second frictional contact is radially further spaced from a rotational axis of the movable element as the third frictional contact. For the same normal force thus resulting in different frictional forces, in this case torques.
- the relative element and the actuating element can be moved by the normal force in the second degree of freedom so that the first, second and third frictional contact is closed.
- a braking element may be provided, which is fixed in the first degree of freedom relative to the movable element and is moved by the normal force in the second degree of freedom so that the first, second and third frictional contact is closed.
- the movable member may be so moved relative to the static member by the normal force in the second degree of freedom, in particular elastically deformed, that the first, second and third frictional contact is closed.
- the actuating element in particular by an elastic means to be biased with the normal force and electromagnetic and / or hydraulic optionally be ventilated.
- the actuating element In the event of failure of a voltage applied to an electromagnet, a pressure drop in a hydraulic line or a fault in the control of the braking device, the actuating element is no longer released, so that the normal force closes the friction contacts and thus the braking device. In the case of a defect, the braking device thus closes automatically and automatically.
- the elevator drive according to the invention accordingly includes a braking device which is designed in such a way that the braking device can be switched into a normal position in which normal position the braking device generates a first holding force when the traveling body or stationary mobile element is stationary. This holding force is designed to keep the movable element at a standstill. Further, the brake device automatically changes in a possible movement of the movable element, regardless of a direction of movement of the normal position in a braking position. In the braking position, the braking device generates a substantially doubled or multiplied holding force or braking force.
- this automatic change from the normal position to the braking position is monitored by means of a sensor device.
- the advantage of this part of the invention is that a first slippage of the movable element can be detected by means of sensor device and that there is an automatic reinforcement of the holding force, whereby further slippage is prevented.
- the elevator drive is used in an elevator, which accelerates the vehicle body, for example, electric motor or hydraulically controlled from standstill away and in turn retarded to a standstill, whereby the braking device is usually used only for holding the vehicle body at a standstill.
- An elevator drive according to the invention with a braking device can comprise a plurality of relative elements and actuation elements associated therewith, as is the case in principle, for example, from US Pat DE 197 37 485 C1 is known.
- the above-explained total frictional forces then result from the sums of the first and third or second frictional forces.
- one of the possible malfunctions of a braking device may be that a total frictional force, which is composed of the first and the third friction force, is too small to hold the movable element at a standstill.
- This malfunction can be detected when the sensor device detects that the relative element is not in its normal position.
- a movement of the relative element is limited by stops.
- the second frictional force which is higher in comparison with the third frictional force, is used and holds the movable element.
- This malfunction can thus be detected without endangering the function of holding the movable element as a whole. It is only an indication that the safety reserve S is used.
- the safety of the braking device is increased and a service can be initialized.
- Another possible malfunction is that the brake device is incorrectly not solved, ie the first, second and third friction contact remain closed while driving. This malfunction may result, for example, from a defect of brake control units. This malfunction can also be detected if the sensor device detects that the relative element is not in its normal position. Because, as described above, takes in such a case, the movable element, the relative element in the first degree of freedom, whereby this is displaced from its normal to its braking position. A driving operation can be stopped, for example, when such a malfunction occurs, before the corresponding contact surfaces have overheated, worn or otherwise damaged.
- a braking device In general, such a braking device is delivered in new systems, advantageously directly together with a corresponding drive unit.
- a corresponding braking device can also be used in existing systems and elevator systems as a replacement for an existing braking device. This can be achieved especially in connection with a possible modernization of a drive control increased security.
- a corresponding modernization set can be prepared in tune with known elevator systems.
- Fig. 1a, 1b show a braking device as it is used for an elevator drive, according to an embodiment of the present invention in the released, non-braking state in a side or frontal view.
- the braking device comprises a static element in the form of a multi-part housing 1 which is inertially fixed.
- a movable element in the form of a working shaft 2 is rotatably mounted and has with respect to the housing 1 to the rotational degree of freedom ⁇ .
- On the shaft are two brake elements in the form of brake discs 5 axially displaceable, but rotationally fixed, for example by means of a spline or a key (not shown).
- Two actuator elements in the form of armature discs 4 are axially displaceable, but rotatably mounted in the housing 1.
- three bolts 9 are distributed over the circumference, pass through the passage or blind holes in the housing 1 and the armature discs 4 and on which the armature discs 4 slide.
- a relative element in the form of a disc 3 is mounted axially displaceable.
- the discs 3 each have three groove-like recesses 10 with a groove bottom, which pass through the bolts 9 in such a way that they rest on the respective groove base and thus rotatably support the discs 3.
- a rotation of the discs 3 is positively limited by the flanks of the grooves 10, wherein the discs can be rotated by a certain angle before the bolts 9 abut the respective flanks.
- Fig. 1a, 1b show the braking device in the released state.
- electromagnets pull the armature disks 4 against the tension of a compression spring 7 away from the brake disks 5, which thereby can rotate freely with the working shaft 2.
- the Relative elements 3 held by the above-mentioned springs in their normal position, indicating a fault-free operation.
- Fig. 2a, 2b show the braking device in the closed state.
- the electromagnets are no longer supplied with energy, so that the armature discs 4 are acted upon by the springs 7 with a normal force FN in the direction of a second, axial degree of freedom y.
- the armature discs 4 press the relative elements 3 against the brake discs 5, which are thereby axially displaced and pressed against the housing 1 with the same normal force.
- a first, second or third frictional contact closes under this normal force FN ,
- a first or second friction force or a friction torque
- ⁇ i G denotes the Gleitreibwert in the first and second frictional contact.
- FR3max H ⁇ 3 H ⁇ FN, where ⁇ 3 H indicates the static frictional value in the third frictional contact. This is chosen such that the maximum third static friction force is greater than the second Gleitreibkraft: ⁇ ⁇ 3 H > ⁇ ⁇ 2 G ⁇ ⁇ ⁇ 3 H ⁇ FN > ⁇ ⁇ 2 G ⁇ FN ⁇ FR ⁇ 3 ⁇ Max H > FR ⁇ 2 G
- the definition ⁇ 3 H > ⁇ 2 G is to be understood such that the value of ⁇ 3 H , irrespective of its tolerance position, is greater than the value of ⁇ 2 G , irrespective of its tolerance position.
- a possible malfunction of the braking device is that the braking device does not solve faulty when the working shaft is put back into operation.
- the monitoring logic 11 evaluates the signal of the sensor device 8 using other signals, such as movement or speed state of the driving body or the movable element 2 and / or a brake signal indicating whether the brake to or is open, and outputs any error information to an elevator control (not shown), which stops the drive of the working shaft 2 and thus prevents annealing of the brake discs 5 and triggers a corresponding service message.
- signals such as movement or speed state of the driving body or the movable element 2 and / or a brake signal indicating whether the brake to or is open
- a further possible malfunction of the braking device is that the holding force applied by the braking device is insufficient.
- the holding force applied by the braking device is insufficient.
- Fig. 4 shows a braking device according to a second embodiment in the released state in a lateral section.
- This braking device is provided for an elevator installation, in which the braking device 24.1, 24.2 to a brake disc of an elevator drive, as in the FIGS. 11 and 12 is shown attached or in which the housing 1, which on an elevator car 16, similar to in Fig. 13 shown, may be fixed, in a first degree of freedom x along a brake rail 2, 15 moves.
- an electromagnet draws an anchor element 4 against the bias of a compression spring 7 in a second degree of freedom y in the housing 1, so that the housing 1 along the brake rail can slide smoothly.
- the electromagnet (or other suitable air actuators) is switched off ( Fig. 5 ), the compression spring 7 presses the anchor element 4 in the second degree of freedom y with a normal force FN against a relative element 3, which is arranged displaceably in the anchor element 4 along the first degree of freedom x and by two-sided compression springs in a normal position A ( Fig. 4 . 5 ) is held.
- the relative element 3 is pressed with the normal force FN against the brake rail 2, 15, which in turn is pressed against the housing 1.
- a blocking braking device that does not dissolve despite movement of the housing 1 relative to the brake rail 2, as well as too low Bacreibkraft FRmax according to equation (6 ") leads to a take away of the relative element 3 by the brake rail 2 in the first degree of freedom x until it is stopped at an upper stop in the anchor element 4 (not shown), whereby a sensor 8 registers the transition of the relative element from the normal position A (FIG. Fig. 5 ) in this brake position B ( Fig. 6 ) and outputs a malfunction message.
- the maximum second and third frictional forces were respectively realized by a corresponding selection of the coefficients of friction ⁇ 2, ⁇ 3, in particular of the static frictional values ⁇ 2 H , ⁇ 3 H.
- the different maximum frictional forces can also be realized in that the third contact surface 6.3 is inclined relative to the normal force.
- Fig. 7 in a schematic diagram of the forces acting on a relative element 3 forces when exposed to the common normal force FN.
- the principle shown can be implemented, for example, in the first or second embodiment, in which case the same reference numerals correspond to the same elements, the actuating element 4 in Fig. 7 So for example, the armature disk 4 in the first or the anchor element 4 in the second embodiment corresponds.
- a displacement of the relative element 3 relative to the actuating element 4 inevitably results in a change in a feed path along the degree of freedom y.
- This change causes an increase or decrease in the normal force FN according to a force characteristic of Zustellaktoren such as the compression spring 7 ( 4 to 6 ).
- a braking force can be influenced according to a movement or braking direction.
- the exemplary embodiments make reference to a coordination of the sliding and static friction coefficients of the friction surfaces in order to be able to reliably detect a malfunction both during sole holding as well as during braking and subsequent holding. This is achieved by the condition ⁇ ⁇ 2 G ⁇ ⁇ ⁇ 3 H ⁇ ⁇ ⁇ 2 H is fulfilled.
- This is not mandatory, since in many of today's applications a braking device is normally used only for holding, for example, an elevator car at a standstill. A use of the braking device for braking is only necessary in an error case and therefore already constitutes an error situation itself. It is not necessary in these individual cases that the relative element 3 remains in its normal position.
- the braking device is 24.1, 24.2 as in the Fig. 10 shown in a drive 20 of an elevator installation 18 (as described below with reference to FIG Fig. 13 is explained) ein- or grown.
- the drive 20 includes one or more traction sheaves or traction wheels 22 which is integrated or mounted in a drive shaft 2.
- the drive shaft 2 is driven by a motor 21 and held by the brake device 24.1, 24.2 at a standstill or braked, if necessary. In some cases, a translation can be arranged between the motor 21 and the drive shaft 2.
- the drive 20 thus also includes the braking device 24.1, 24.2 which usually two substantially identical units is divided. Each of the units is in its braking position (B) taken in a position to the moving body and hold on.
- the two units are assembled into a single braking device and arranged at one end of the drive shaft.
- the drive shaft in this embodiment corresponds to the movable element 2.
- This type of arrangement is cost-effective, since the braking device can be pre-assembled, for example, as a complete unit.
- the two units of the braking device 24.1, 24.2 are attached to the two ends of the drive shaft 2. This means that the traction sheave 22 is arranged between the units of the braking device 24.1, 24.2. When braking a braking or holding torque is thus distributed away from the traction sheave 22 on the two units.
- the brake force gain between normal and braking position can be influenced. If, for example, a plurality of brake discs 5 and relative elements 3 or static elements 1 can be arranged one behind the other, a desired brake gains can be achieved by carrying out the freewheeling path of the individual relative or static elements. In the example according to Fig.
- FIG. 11 and FIG. 12 show an alternative arrangement of an elevator drive 20 with brake devices that do not belong to the invention.
- brake devices that do not belong to the invention.
- braking devices 24.1, 24.2, 24.3, etc. as in 4 to 6 described distributed over a circumference of a brake disc 2, which forms a unit with the drive shaft.
- Fig. 13 shows an elevator system 18 with elevator drive 20 which is arranged in the upper region of a chute 12.
- the elevator drive 20 drives the elevator car 16 by means of the traction wheel 22 via carrying and propelling means 13.
- the carrying and propelling means 13 connects the elevator car 16 to a counterweight 17, so that, corresponding to a driving direction the elevator drive the cabin 16 upwards, and the counterweight 17 is moved downwards or reversed accordingly with a changed direction of rotation of the elevator drive.
- the elevator drive 20 is held by its brake devices 24.1, 24.2, the car and counterweight 17 are also at a stop or at a standstill.
- cab 16 and counterweight 17 are connected via pulleys 14 to the carrying and propellant 13.
- the drive 20 may also be arranged instead of one of the deflection rollers 14.
- the two units of the braking device attached to the two ends of the drive shaft 2. This means that the traction sheave 22 is arranged between the units of the braking device 24.1, 24.2. When braking a braking or holding torque is thus distributed away from the traction sheave 22 on the two units. This results in much better power distributions in the drive shaft 2 and a risk of failure of the brake device due to a breakage of the drive shaft 2 is reduced.
- the individual units or devices of the brake assembly preferably units as in the embodiments of the Fig. 4 to Fig. 7 are shown and explained, arranged directly on the elevator car, it is advantageous to divide the brake units on both sides of the elevator car.
- the resulting braking and holding forces can thus be introduced in half each in the corresponding brake or guide rails.
- the brake arrangement is divided among, for example, four brake devices, two of the brake devices are advantageously arranged below the elevator car and the remaining two brake devices are arranged in the upper region of the elevator car. This not only optimizes the introduction of force into the brake or guide rails, but also optimizes the introduction of force into the elevator car itself.
- the person skilled in the art will recognize further advantageous arrangements.
- he distributes the brake units on the elevator car and counterweight or on the car, or counterweight and pulleys or traction sheaves. This allows a distribution of braking and holding forces on different components or load zones. This increases the reliability because individual components are only burdened with partial forces.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufzugsantrieb zum Antreiben und Halten einer Aufzugskabine gemäss dem Anspruch 1.The present invention relates to an elevator drive for driving and holding an elevator car according to claim 1.
Ein Aufzugsantrieb dieser Art ist z.B. aus der
Aus der
Wenn eine solche Bremseinrichtung, beispielsweise aufgrund von Verschleiß in den Bremsscheiben, nur noch eine reduzierte Reibkraft zwischen Anker- und Bremsscheiben aufbringen kann, kann es zu einem Durchrutschen der Ankerscheiben an den an ihnen anliegenden Bremsteilscheiben kommen. Dies gefährdet die Sicherheit.If such a braking device, for example, due to wear in the brake discs, can only apply a reduced frictional force between the armature and brake discs, it can lead to slippage of the armature discs to the brake discs adjacent to them. This endangers safety.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Aufzugsantrieb mit einer Bremseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Sicherheit des Aufzugsantriebes erhöht.An object of the present invention is therefore to provide an elevator drive with a braking device which increases the safety of the elevator drive.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Aufzugsantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale weitergebildet. Anspruch 10 schützt ein entsprechendes Verfahren und mit Anspruch 11 wird eine entsprechende Aufzugsanlage geschützt. Die Lösung umfasst weiter eine Bremseinrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 12 weitergebildet durch dessen kennzeichnende Merkmale, sowie eine entsprechende Aufzugsanlage wie in Anspruch 22 charakterisiert und weiter ein Verfahren zum Erfassen der Funktion der Bremseinrichtung entsprechend dem Anspruch 26.To solve this problem, an elevator drive according to the preamble of claim 1 is further developed by the characterizing features.
Eine Bremseinrichtung ist in der Regel in einen Aufzugsantrieb eingebaut. Der Antrieb dient zum Antreiben und zum Halten einer Aufzugskabine und er enthält im wesentlichen ein Traktionsrad bzw. eine Treibscheibe zum Übertragen einer Antriebs- und/oder Haltekraft auf die Aufzugskabine, einen Motor zum Antreiben des Traktionsrades und eine Bremsanordnung zum Halten des Traktionsrades. Eine Antriebswelle verbindet das Traktionsrad, den Motor und die Bremsanordnung miteinander. Die Bremsenordnung beinhaltet mindestens zwei Bremseinrichtungen, wobei, gemässe einem Aspekt der Erfindung, das Traktionsrad zwischen den Bremseinrichtungen angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft, da sich die Bremsmomente welche vom Traktionsrad auf die Bremseinrichtungen übertragen werden müssen, aufteilen. Bei einer Vorteilhaften symmetrischen Aufteilung der Bremseinrichtungen, je zur Hälfte auf beiden Seiten des Traktionsrades, reduziert sich ein zu übertragendes Moment in der Antriebswelle auf die Hälfte. Ein Versagensrisiko, bzw. Bruchrisiko der Antriebswelle wird dadurch deutlich reduziert. Zudem ist bei einem allfälligen Versagen der Antriebswelle weiterhin eine Bremsfunktion gegeben, da die Bremseinrichtungen auf beide Seiten des Traktionsrades verteilt sind. Die Begriffe Traktionsrad und Treibscheibe sind in Bezug auf die vorliegende Erfindung gleichbedeutend.A braking device is usually installed in an elevator drive. The drive is used for driving and holding an elevator car and it essentially comprises a traction sheave for transmitting a drive and / or holding force to the elevator car, a motor for driving the traction wheel and a brake assembly for holding the traction wheel. A drive shaft connects the traction wheel, the engine and the brake assembly together. The brake assembly includes at least two brake devices, wherein, according to one aspect of the invention, the traction wheel is disposed between the brake devices. This is advantageous because the braking moments which must be transmitted from the traction wheel to the brake devices divide. In an advantageous symmetrical distribution of the braking devices, each half on both sides of the traction wheel, reduces a torque to be transmitted in the drive shaft to half. A risk of failure, or risk of breakage of the drive shaft is thereby significantly reduced. In addition, given a possible failure of the drive shaft is still a braking function given that the braking devices are distributed on both sides of the traction wheel. The terms traction wheel and traction sheave are synonymous with respect to the present invention.
Vorteilhafterweise sind die Bremseinrichtungen im Wesentlichen an den beidseitigen Enden der Antriebswelle angeordnet. Dadurch ist eine einfache Wartungs- und Anbauzugänglichkeit gegeben.Advantageously, the braking devices are arranged substantially at the two-sided ends of the drive shaft. This provides easy maintenance and accessibility.
Vorteilhafterweise sind die beidseitig des Traktionsrades angeordneten Bremseinrichtungen einzeln ansteuerbar. So kann im Anforderungsfall eine Überwachungslogik gezielt feststellen ob eine Bremseinrichtung alleine in der Lage ist die Aufzugskabine im Stillstand zu Halten. Dies geschieht vorteilhafterweise dadurch, dass die Ansteuerung der Bremseinrichtungen zum Schliessen derselben mit kleinem zeitlichen Verzug erfolgt, oder dass alternativ während einem Halt der Aufzugskabine und wenn vorteilhafterweise zugleich kein Transportbedarf angemeldet ist, eine Bremseinrichtung kurzzeitig geöffnet wird. Die Überwachungslogik kann, während dem Zeitraum wenn nur eine der Bremseinrichtung geschlossen ist, feststellen ob die eine Bremseinrichtung alleine in der Lage ist die Aufzugskabine im Stillstand zu Halten. Dies ist wiederum vorteilhaft, da damit die Gesamtfunktion der Bremsanordnung geprüft werden kann.Advantageously, the brake devices arranged on both sides of the traction wheel can be controlled individually. Thus, in the case of requirement monitoring logic can specifically determine whether a braking device alone is able to hold the elevator car at a standstill. This is advantageously done by the fact that the control of the braking devices for closing the same takes place with a small time delay, or that alternately during a stop of the elevator car and when advantageously no transport requirement is logged, a braking device is opened briefly. The monitoring logic can, during the period when only one of the braking device is closed, determine whether a braking device alone is able to hold the elevator car at a standstill. This in turn is advantageous because it allows the overall function of the brake assembly to be tested.
Der erfindungsgemässe Aufzugsantrieb ist in der Regel ortsfest in einem Fahrschacht angeordnet und er treibt mittels eines Tragmittels die Aufzugskabine. Die Tragmittel werden hierbei vom Aufzugsantrieb bzw. vom Traktionsrad auf bzw. abgewickelt oder sie werden vom Traktionsrad bzw. von der Treibscheibe über Friktion angetrieben. Bei Verwendung der Friktion ist in der Regel an dem der Aufzugskabine entgegengesetzten Ende des Tragmittels ein Gegengewicht befestigt, welches eine genügende Gegenkraft gewährleistet. Selbstverständlich kann dabei die Aufzugskabine und entsprechend das Gegengewicht direkt aufgehängt sein oder sie kann mittels Flaschenzug mehrfach gehängt sein.
Der Aufzugsantrieb kann jedoch auch mitfahrend, direkt an der Aufzugskabine angeordnet sein, wobei dann das Traktionsrad auf einen ortsfesten Teil, wie eine Schiene mit Reibfläche, eine Zahnradstange oder eine Gewindestange oder beispielsweise auf ein Seil einwirkt.The elevator drive according to the invention is usually arranged stationarily in a driving shaft and it drives the elevator car by means of a suspension element. The suspension elements are in this case wound up or unwound by the elevator drive or by the traction wheel or they are driven by the traction wheel or by the traction sheave via friction. When using the friction, a counterweight is usually attached to the elevator car opposite end of the support means, which ensures a sufficient reaction force. Of course, the elevator car and accordingly the counterweight can be hung directly or it can be hung several times by means of pulley.
However, the elevator drive can also be arranged to ride, be arranged directly on the elevator car, in which case the traction wheel acts on a stationary part, such as a rail with friction surface, a gear rod or a threaded rod or for example on a rope.
Vorteilhafterweise beinhaltet die Bremseinrichtung, bzw. mindestens eine der Bremseinrichtungen eines derartigen Aufzugsantriebs, weiter allgemein ein statisches Element und ein bewegliches Element bzw. die Antriebswelle, welche relativ zu dem statischen Element in einem ersten Freiheitsgrad beweglich ist und gegenüber dem statischen Element gebremst werden soll.Advantageously, the braking device, or at least one of the braking devices of such an elevator drive, further generally includes a static element and a movable element or drive shaft which is movable relative to the static element in a first degree of freedom and is to be braked relative to the static element.
Dem Begriff "Bremsen" kann dabei gleichermaßen das Abbremsen des beweglichen gegenüber dem statischen Element, also die Reduzierung von dessen Relativgeschwindigkeit, wie auch das völlige Stillsetzen oder Halten des beweglichen Elementes umfassen. Die Unterscheidung zwischen statischem und beweglichem Element dient vorliegend nur der Unterscheidung zweier relativ zueinander in einem Freiheitsgrad beweglichen Elemente. Insbesondere kann beispielsweise das eine von dem statischen und beweglichen Element inertialfest angeordnet sein, um das andere von dem statischen und beweglichen Element gegenüber der Umgebung zu bremsen. Die Bremseinrichtung kann dabei insbesondere als Feststellbremse zum Halten der Kabine ausgebildet sein.
Dies ist bei heutigen Aufzugsanlagen der Normalfall, da die Aufzugskabine bzw. die mit der Kabine in Verbindung stehenden Antriebsteile wie Antrieb, Gegengewicht und Tragmittel mittels elektromotorischer Kraft geregelt bis zum Stillstand verzögert werden und die Bremseinrichtung demzufolge lediglich die bereits stillstehende Kabine festhalten muss. Selbstverständlich muss jedoch eine derartige Bremseinrichtung neben der Feststellfunktion auch eine Bremsfunktion übernehmen können, wenn beispielsweise in einem Fehlerfalle, wie zum Beispiel einem Stromunterbruch, ein schnelles Stillsetzen der Aufzugskabine erfolgen muss.The term "braking" may equally include the braking of the movable relative to the static element, ie the reduction of its relative speed, as well as the complete stopping or holding the movable element. In the present case, the distinction between static and movable element serves only to distinguish between two elements which are movable relative to one another in one degree of freedom. In particular, for example, one of the static and movable elements can be arranged inertially fixed in order to brake the other from the static and movable element with respect to the environment. The braking device can be designed in particular as a parking brake for holding the cabin.
This is the normal case in today's elevator systems, since the elevator car or the drive associated with the car drive parts, counterweight and suspension means are controlled by electromotive force to a standstill and therefore the braking device must hold only the already stationary car. Of course, however, such a braking device must be able to assume a braking function in addition to the locking function, if, for example, in a fault, such as a power failure, a quick shutdown of the elevator car must be done.
Der erste Freiheitsgrad kann beispielsweise ein Drehfreiheitsgrad sein. Hierzu kann das bewegliche Element drehbar in dem statischen Element gelagert sein. In diesem Sinne umfasst der Begriff Kraft" verallgemeinernd die in dem jeweiligen Freiheitsgrad wirkenden Kräfte bzw. Drehmomente, um die vorliegende Erfindung, die auf unterschiedliche, in verschiedene Freiheitsgrade wirkende Bremseinrichtungen anwendbar ist, gemeinsam darzustellen. Wenn also von einer "Reibkraft" die Rede ist, kann darunter bei Drehfreiheitsgraden gleichermaßen das wirkende Reibdrehmoment mit umfasst sein.The first degree of freedom may be, for example, a rotational degree of freedom. For this purpose, the movable element can be rotatably mounted in the static element. In this sense, the term "force" encompasses in general terms the forces or torques acting in the respective degree of freedom in order to present the present invention, which can be applied to different braking devices acting in different degrees of freedom, together, ie when a "frictional force" is mentioned , including at rotational degrees of freedom equally the acting friction torque can be included.
Der erste Freiheitsgrad kann auch ein translatorischer Freiheitsgrad sein. Hierzu kann das bewegliche Element verschieblich in dem statischen Element gelagert sein, wie dies beispielsweise aus der
Zwischen dem statischen Element und dem beweglichen Element kann durch eine steuerbare Normalkraft, die in einem zweiten Freiheitsgrad wirkt, wahlweise ein erster Reibkontakt in einer ersten Kontaktfläche geschlossen werden. In dem ersten Reibkontakt wirkt eine erste Reibkraft einer Bewegung des beweglichen Elementes relativ zu dem statischen Element entgegen. In der
Weiter sind ein oder mehrere Relativelemente derart vorgesehen, dass zwischen dem beweglichen Element und jedem der Relativelemente durch die Normalkraft ein zweiter Reibkontakt in einer zweiten Kontaktfläche geschlossen ist und in dem zweiten Reibkontakt eine zweite Reibkraft einer Bewegung des beweglichen Elements relativ zu dem Relativelement entgegenwirkt. In der
Weiterhin ist einem, bevorzugt jedem Relativelement ein aktuierendes Element zugeordnet, welches in dem ersten Freiheitsgrad gegenüber dem statischen Element fest ist, wobei zwischen dem aktuierenden Element und dem Relativelement durch die Normalkraft ein dritter Reibkontakt in einer dritten Kontaktfläche geschlossen ist und in dem dritten Reibkontakt eine dritte Reibkraft einer Bewegung des Relativelements relativ zu dem aktuierenden Element entgegenwirkt. In der
In einem Reibkontakt stellt sich allgemein stets eine der Summe der übrigen Kräfte entgegengesetzt gleiche Reibkraft FR ein, die maximal den Wert FRmax = µ × FN annehmen kann, wobei FN die auf die Kontaktfläche wirkende Normalkraft und µ einen Reibwert bezeichnet. Liegt dabei Haftreibung (Index H) vor, kann sich also maximal eine Reibkraft FRH = µH × FN einstellen. Übersteigt die Summe der übrigen angreifenden Kräfte diesen Wert, so wechselt der Reibkontakt von Haft- zu Gleitreibung (Index G) und es stellt sich der Reibwert FRG =µG × FN ein. Der Begriff "Gleitreibung" umfasst dabei auch Rollreibung, wie sie beispielsweise beim Abrollen von Wälzlagern auftritt.In a frictional contact, the frictional force FR, which is opposite in principle to the sum of the other forces, always assumes the maximum value FRmax = μ × FN, FN designating the normal force acting on the contact surface and μ a coefficient of friction. If static friction (index H) is present, a maximum friction force FR H = μ H × FN can thus be set. If the sum of the other attacking forces exceeds this value, the frictional contact changes from static friction to sliding friction (index G) and the coefficient of friction FR G = μ G × FN is established. The term "sliding friction" also includes rolling friction, as occurs for example when rolling bearings.
Gemäss einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Aufzugantriebes ist nun ein Relativelement der Bremseinrichtung in dem ersten Freiheitsgrad gegenüber dem statischen Element zwischen einer Normallage und einer Bremslage beweglich und elastisch in die Normallage vorgespannt, wobei die zweite und dritte Kontaktfläche so ausgebildet sind, dass eine maximale zweite Reibkraft, insbesondere bei einem Haften im zweiten und dritten Reibkontakt, größer als eine maximale dritte Reibkraft ist. Eine Bewegung des Relativelements in dem ersten Freiheitsgrad über die Bremslage hinaus wird, beispielsweise form- und/oder kraftschlüssig, verhindert. Hierzu können bevorzugt Anschläge die Bewegung des Relativelements zwischen Normallage und Bremslage begrenzen.According to a variant embodiment of the elevator drive according to the invention, a relative element of the braking device in the first degree of freedom relative to the static element between a normal position and a braking position is biased elastically and elastically into the normal position, wherein the second and third contact surfaces are designed such that a maximum second frictional force, especially when adhering in the second and third frictional contact, greater than a maximum third frictional force. A movement of the relative element in the first degree of freedom beyond the brake position is, for example, positive and / or non-positive, prevented. For this purpose, stops preferably limit the movement of the relative element between the normal position and the braking position.
Dies bewirkt mechanisch folgendes: Wird das bewegliche Element gehalten, wirkt die Normalkraft FN in dem zweiten Freiheitsgrad, alle drei Reibkontakte sind geschlossen und es herrscht Haftreibung. Da die dritte Reibkraft FR3H, die zwischen dem Relativelement und dem aktuierenden Element wirkt, welches in dem ersten Freiheitsgrad gegenüber dem statischen Element fest ist, stets kleiner als die zweite Reibkraft FR2maxH ist, die maximal zwischen dem Relativelement und dem beweglichen Element wirken kann, begrenzt diese kleinere dritte Reibkraft FR3H diejenige Reibkraft, die über das aktuierende und das Relativelement zwischen dem statischen und dem beweglichen Element übertragen wird. Zusammen mit der ersten Reibkraft FR1H, die direkt, d.h. ohne Zwischenschaltung des aktuierenden und des Relativelements in der ersten Kontaktfläche übertragen werden kann, ergibt sich damit die gesamte, auf das bewegliche Element wirkende Reibkraft FRH als Summe dieser beiden Reibkräfte:
Reicht diese Reibkraft nun im Betrieb nicht mehr zum Halten des beweglichen Elementes aus, was insbesondere aus einem Verschleiß oder einer Verschmutzung resultieren kann, der bzw. die zu einer nachlassenden Normalkraft und/oder einem verringerten Reibwert in den Kontaktflächen führt, kommt es zu einem Durchrutschen des beweglichen Elementes relativ zum statischen Element in dem ersten Freiheitsgrad.If this frictional force no longer suffices during operation for holding the movable element, which may result in particular from wear or contamination which leads to a decreasing normal force and / or a reduced coefficient of friction in the contact surfaces, slipping occurs of the movable element relative to the static element in the first degree of freedom.
In diesem Fall bewegt sich das bewegliche Element auch unter wirkender Normalkraft FN in dem ersten Freiheitsgrad. Da die Maximale zweite Reibkraft zwischen Relativelement und beweglichem Element erfindungsgemäß größer ist als die maximale dritte Reibkraft zwischen Relativelement und aktuierendem Element, liegt im zweiten Reibkontakt weiterhin Haftreibung vor, während der dritte Reibkontakt ins Gleiten (bzw. Rollen) kommt. Dabei nimmt das bewegliche Element das Relativelement in dem ersten Freiheitsgrad mit, bis es aus seiner Normalin die Bremslage gelangt und dort, beispielsweise formschlüssig durch einen Anschlag oder dergleichen gestoppt wird. Das Relativelement wird demzufolge selbsttätig, d.h. ohne Steuerungseinfluss von aussen, von der Normallage in die Bremslage geschalten und dieser Wechsel findet in beide Verfahrrichtungen, also rückwärts und vorwärts, statt.In this case, the movable element also moves under effective normal force FN in the first degree of freedom. Since the maximum second frictional force between the relative element and the movable element according to the invention is greater than the maximum third frictional force between relative element and aktuierendem element, is in the second frictional contact before static friction, while the third frictional contact comes into sliding (or rolling). In this case, the movable element takes the relative element in the first degree of freedom, until it passes from its normal in the braking position and there, for example, positively stopped by a stop or the like. The relative element thus becomes self-acting, i. Without control influence from the outside, switched from the normal position to the braking position and this change takes place in both traversing directions, ie backwards and forwards.
Sobald das Relativelement in der Bremslage gestoppt und in dem ersten Freiheitsgrad relativ zum statischen Element festgelegt ist, wird über die zweite Kontaktfläche zwischen Relativ- und beweglichem Element die zweite Reibkraft FR2 von dem statischen auf das bewegliche Element übertragen. Die gesamte, auf das bewegliche Element wirkende Reibkraft FR ergibt sich damit als Summe dieser beiden Reibkräfte:
Reicht bei einer Bremseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung also die gesamte Reibkraft FR = FR1 + FR3, die zum Halten des beweglichen Elementes im Normalfall ausgelegt ist, nicht mehr zum Halten des beweglichen Elementes aus, so bewegt sich dieses in dem ersten Freiheitsgrad und verlagert dabei, wie vorstehend beschrieben, das Relativelement in seine Bremslage, wo es relativ zum statischen Element festgelegt wird und die zweite, größere Reibkraft FR2 auf das bewegliche Element überträgt, so dass sich die gesamte, auf dieses wirkende Reibkraft von FR1+FR3 auf FR1+FR2 erhöht. Vorteilhaft kann damit eine Sicherheitsreserve S = (FR1+FR2)/(FR1+FR3) für den Fall zur Verfügung gestellt werden, dass die normale gesamte Reibkraft nicht mehr ausreicht, da beispielsweise die erste und/oder dritte Kontaktfläche Verschleiß aufweist, verölt ist oder die Normalkraft nachlässt.
Dieses versetzte Aufbauen der gesamten zum Bremsen erforderlichen Kraft wirkt sich insofern weiter günstig aus, da ein Kraftimpuls auf das gesamte bewegte System reduziert wird, da die Bremskraft über zwei Stufen aufgebaut wird.
Alternativ kann anstelle der dritten Kontaktfläche und des aktuierenden Elementes beispielsweise auch eine Andruckfeder verwendet werden, welche einerseits ein andrücken des Relativelementes in dem zweiten Freiheitsgrad bewirken kann und andererseits eine Relativverschiebung des Relativelementes im ersten Freiheitsgrad zwischen Normal- und Bremslage ermöglicht. Das Relativelement kann bei dieser Ausführung beispielsweise gleichzeitig als Ankerplatte ausgeführt sein. Bei dieser Ausführungsart reduziert sich der Wert der Reibkraft der dritten Kontaktfläche (FR23) praktisch auf Null. Bei den folgenden Ausführungen wird stets die dritte Kontaktfläche verwendet, inhaltlich ist darunter auch verstanden, dass diese dritte Kontaktfläche wie beschrieben entfällt und die zugehörige Reibkraft (FR3) den Wert Null annimmt.Thus, in a braking device according to the present invention, if the total frictional force FR = FR1 + FR3, which is normally designed to hold the movable element, no longer suffices for holding the movable element, then it moves in the first degree of freedom and displaces, As described above, the relative element in his Brake position where it is set relative to the static element and the second, larger frictional force FR2 transmits to the movable member, so that the total, acting on this frictional force of FR1 + FR3 increased to FR1 + FR2. Advantageously, a safety margin S = (FR1 + FR2) / (FR1 + FR3) can thus be made available in the event that the normal total frictional force is no longer sufficient, since, for example, the first and / or third contact surface has wear, is oiled or the normal force subsides.
This staggered build-up of the entire force required for braking further has a favorable effect in that a force pulse is reduced to the entire moving system, since the braking force is built up over two stages.
Alternatively, instead of the third contact surface and the actuating element, for example, a pressure spring can be used, which on the one hand can cause pressing of the relative element in the second degree of freedom and on the other hand allows a relative displacement of the relative element in the first degree of freedom between normal and braking position. The relative element can be performed in this embodiment, for example, at the same time as an anchor plate. In this embodiment, the value of the frictional force of the third contact surface (FR23) is reduced to virtually zero. In the following explanations, the third contact surface is always used. The content of this also means that this third contact surface is omitted as described and the associated friction force (FR3) assumes the value zero.
Bei einer Bremseinrichtung kann es schwierig sein, eine Fehlfunktion einfach und zuverlässig zu erfassen. Eine solche Fehlfunktion kann beispielsweise vorliegen, wenn die Bremseinrichtung während des Fahrbetriebs nicht öffnet, oder wenn sie, wie vorstehend beschrieben, nur noch eine reduzierte Bremskraft aufbringt. Hierzu ist es betriebsintern beispielsweise bekannt, die Bremskraft und den Verschleiß in Wartungsintervallen manuell zu prüfen, was zeit- und personalaufwändig sowie fehleranfällig ist.In a brake device, it may be difficult to easily and reliably detect a malfunction. Such a malfunction may be present, for example, if the braking device does not open during driving, or if, as described above, it only applies a reduced braking force. For this purpose, it is internally known, for example, to manually check the braking force and the wear in maintenance intervals, which is time-consuming, labor-intensive and error-prone.
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst die Bremseinrichtung daher eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Normal- und/oder Bremslage des Relativelements. Eine solche Sensoreinrichtung kann beispielsweise ein Kontakt sein, der geschlossen wird, wenn das Relativelement in die Bremslage kommt, und/oder geöffnet wird, sobald es die Normallage verlässt. Gleichermaßen können beispielsweise optische Sensoren die Lage des Relativelementes überwachen oder Positionsgeber die Lage des Relativelements erfassen.In a preferred embodiment of the present invention, the braking device therefore comprises a sensor device for detecting the normal and / or braking position of the relative element. Such a sensor device may for example be a contact which is closed when the relative element comes into the braking position, and / or is opened as soon as it leaves the normal position. Equally, for example, optical sensors can monitor the position of the relative element or position sensors detect the position of the relative element.
Bewegt sich nun, wie vorstehend beschrieben, das bewegliche Element auch unter wirkender Normalkraft FN in dem ersten Freiheitsgrad, nimmt das bewegliche Element das Relativelement in dem ersten Freiheitsgrad mit, bis es aus seiner Normal- in die Bremslage gelangt.Now moves, as described above, the movable member also under effective normal force FN in the first degree of freedom, the movable member takes the relative element in the first degree of freedom, until it passes from its normal to the braking position.
Diese Bewegung des Relativelementes wird durch die Sensoreinrichtung zur Erfassung der Normal- und/oder Bremslage erkannt. Da das Relativelement in die Normallage vorgespannt ist und bei einer zum Halten ausreichenden Gesamtreibkraft FRH = FR1H + FR3H, also bei normalem, fehlerfreien Betrieb in dieser verbleibt, kann also aus einer Verlagerung des Relativelements aus der Normal- in die Bremslage zuverlässig auf die Fehlfunktion der Bremseinrichtung und des entsprechenden Aufzugsantriebes geschlossen und beispielsweise eine Warnung an eine Aufzugsteuerung ausgegeben werden.This movement of the relative element is detected by the sensor device for detecting the normal and / or braking position. Since the relative element is biased into the normal position and at a sufficient to hold sufficient total frictional FR H = FR1 H + FR3 H , so in normal, error-free operation remains in this, so can reliably from a shift of the relative element from the normal to the braking position the malfunction of the braking device and the corresponding elevator drive is closed and, for example, a warning is issued to an elevator control.
Ein Vorteil der Erfindung ergibt sich durch die Verwendung einer zweckmässigen Überwachungslogik, welche ein korrektes Funktionieren der Bremseinrichtung überwacht. Diese Überwachungslogik umfasst die Sensoreinrichtung zur Erfassung der Normal- und/oder Bremslage des Relativelements, eine Geschwindigkeits- und/oder Wegmesseinrichtung und das Steuersignal zur Bremseinrichtung. Fallweise kann die Bremseinrichtung auch mit einem weiteren Sensor zur Feststellung des Zustandes Kontaktspiel aufgehoben, bzw. Bremse geschlossen oder Kontaktspiel vorhanden bzw. Bremse gelüftet versehen sein. Ein "Steuersignal Bremse" signalisiert in folgenden den Anweisungszustand welche eine Steuereinrichtung als Steuersignal ("zu" oder "offen") zur Bremseinrichtung gibt. Die "Geschwindigkeit" entspricht dem Zustand des beweglichen Elementes bzw. des Fahrkörpers oder der Aufzugskabine und gibt an ob sich das bewegliche Element im Stillstand (o) oder in Bewegung (#0) befindet.
Eine Diagnose des Zustandes kann dabei beispielsweise dem folgenden Schema folgen:
A diagnosis of the condition can follow, for example, the following scheme:
Gleichermassen kann bei Feststellung eines Lüftfehlers (F5) die Anlage angehalten und die Funktion verifiziert werden. Aufgrund einer Fehlerhistorie, welche in der Überwachungslogik gespeichert ist, kann ein Service zielgerichtet durchgeführt werden.Equally, if a faulty position is detected (F5), the system can be stopped and the function verified. Due to an error history, which is stored in the monitoring logic, a service can be carried out purposefully.
Ein Freilaufweg des Relativelementes kann dabei gering gehalten werden. Er kann lediglich so gross gewählt werden, dass eine zuverlässige Feststellung der Position des Relativelementes durch die Sensoreinrichtung einfach ermöglicht ist und andererseits durch die entstehende Verschiebung des beweglichen Elementes bzw. des Fahrkörpers keine gefährliche Halteabweichung, wie beispielsweise eine Stufenbildung bei einer Aufzugskabine, entsteht. Typischerweise beträgt der gewählte Freilaufweg in etwa 3 bis 10 mm in jeweils beide Bewegungsrichtungen entsprechend dem ersten Freiheitsgrad.A freewheeling of the relative element can be kept low. It can only be chosen so large that a reliable determination of the position of the relative element by the sensor device is easily possible and on the other hand by the resulting displacement of the movable element or the driving body no dangerous holding deviation, such as a step formation in an elevator car arises. Typically, the selected freewheeling path is approximately 3 to 10 mm in both directions of movement corresponding to the first degree of freedom.
Das Relativelement wird mittels einer Vorspannung in seiner Normallage gehalten bzw. nach einer erfolgten Relativverschiebung wieder in die Normallage zurückgeführt. Diese Vorspannung kann beispielsweise mittels einer elastischen Feder, etwa einem einfachen Federstab, einer mechanischen Dreh- oder Schraubenfeder oder auch einer hydraulischen Feder erzeugt werden. Auch eine Vorspannung mittels magnetischer Kraft ist möglich, indem Magnetpole entsprechend angeordnet werden. Besonders bei Verwendung einer Andruckfeder anstelle des aktuierenden Elementes wie vorgängig erläutert kann die Vorspanneinrichtung mit einer magnetischen Lüfteinheit kombiniert werden.The relative element is held by means of a bias voltage in its normal position or returned to the normal position after a successful relative displacement. This bias can be generated for example by means of an elastic spring, such as a simple spring bar, a mechanical rotary or coil spring or a hydraulic spring. A bias by means of magnetic force is possible by magnetic poles are arranged accordingly. Especially when using a pressure spring instead of the actuator element as previously explained, the biasing device can be combined with a magnetic air unit.
Vorstehend wurde die vom Relativelement bei der Bewegung aus der Normal- in die Bremslage zu überwindende Vorspannung, die das Relativelement in die Normallage vorspannt bzw. zurückzustellen sucht, vernachlässigt. Vorteilhafterweise sind die zweite und dritte Kontaktfläche jedoch so ausbildet, dass die maximale zweite Reibkraft, insbesondere bei einem Haften im zweiten und dritten Reibkontakt, auch größer als die Summe aus der maximalen dritten Reibkraft und der das Relativelement in seine Normallage vorspannenden Kraft KV ist:
Da darüber hinaus in Bremseinrichtungen, insbesondere für Aufzuganlagen, regelmäßig relativ große Reibkräfte FR2H, FR3H auftreten, gilt mit Gleichung (2') bzw. (2") in guter Näherung auch Gleichung (2).Moreover, since relatively large frictional forces FR2 H , FR3 H occur regularly in braking devices, in particular for elevator systems, Equation (2 ') or (2 ") also applies Equation (2) to a good approximation.
Vorstehend wurde der Fall des Haltens des beweglichen Elements erläutert, in dem in dem ersten, zweiten und dritten Reibkontakt jeweils Haftreibung herrscht. Ist die Bremseinrichtung als Feststellbremse zum Halten vorgesehen, tritt nur dieser Fall auf.In the above, the case of holding the movable member has been explained in which there is static friction in the first, second and third frictional contact, respectively. If the brake device is provided as a parking brake for holding, only this case occurs.
Wird die Bremseinrichtung jedoch zusätzlich zum Abbremsen des beweglichen Elementes eingesetzt, so bewegt sich das bewegliche Element während des Abbremsens auch unter der Normalkraft in dem ersten Freiheitsgrad weiter und sucht aufgrund des vorstehend beschriebenen Prinzips dabei das Relativelement mitzunehmen und aus seiner Normal- in seine Bremslage zu ziehen. In diesem Fall liegt im ersten und wenigstens im zweiten oder dritten Reibkontakt Gleitreibung vor.However, if the braking device is used in addition to braking the movable element, the movable element moves during deceleration even under the normal force in the first degree of freedom and seeks due to the principle described above to take along the relative element and from its normal to its braking position pull. In this case, there is sliding friction in the first and at least in the second or third friction contact.
Für diesen Fall kann die Kraft KV, die das Relativelement in die Normallage vorspannt, so ausgelegt sein, dass sie bei einem normalen Abbremsvorgang zusammen mit der dritten Reibkraft die zweite Reibkraft ausreichend kompensiert und so das Relativelement in seiner Normallage hält. Die Vorspannung kann allgemein beispielsweise mittels einer elastischen Feder, etwa einer mechanischen Dreh- oder Schraubenfeder oder einer hydraulischen Feder erzeugt werden. Wird das bewegliche Element schließlich bis zum Stillstand abgebremst und anschließend gehalten, so wechseln im ersten, zweiten bzw. dritten Reibkontakt die Kontaktzustände von Gleit- zu Haftreibung. Die dabei auftretenden Haftreibkräfte sind im Allgemeinen deutlich größer als die während des Abbremsens herrschenden Reibkräfte bei Gleitreibung (bzw. Rollreibung).For this case, the force KV, which biases the relative element in the normal position, be designed so that it sufficiently compensates for the second friction force in a normal deceleration together with the third friction force and so holds the relative element in its normal position. The bias voltage can generally be generated, for example, by means of an elastic spring, such as a mechanical rotary or coil spring or a hydraulic spring. If the movable element is finally decelerated to a standstill and then held, the contact states change from sliding to static friction in the first, second or third frictional contact. The occurring static friction forces are generally significantly greater than the friction forces prevailing during braking during sliding friction (or rolling friction).
Wenn dann die gesamte Haftreibkraft FRH = FR1H+ FR3H nicht mehr zum Halten des beweglichen Elements ausreicht, wird das Relativelement, wie vorstehend beschrieben, schließlich in seine Bremslage verlagert und dort festgelegt, was in der bevorzugten Ausführung von der Sensoreinrichtung erfasst wird. Da die Gleitreibung im allgemeinen deutlich geringer als die Haftreibung ist, kann so das Relativelement während eines Abbremsens, bei dem Gleitreibung in wenigstens einigen der Kontaktflächen auftritt, durch eine geringe Vorspannung in seiner Normallage gehalten werden, während bei einem Halten, bei dem Haftreibung und damit eine höhere zweite und dritte Reibkraft vorliegt, der oben beschriebene Mechanismus zur Sicherung einer ausreichenden Gesamtreibkraft bzw. zur Erfassung einer fehlerhaft niedrigen Gesamthaftreibkraft FRH = FR1H + FR3H in Kraft tritt.Then, when the total static frictional force FR H = FR1 H + FR3 H is no longer sufficient to hold the movable element, the relative element is, as described above, finally displaced and set in its braking position, which is detected in the preferred embodiment of the sensor device. Since the sliding friction is generally much lower than the static friction, so the relative element during braking, in which sliding friction occurs in at least some of the contact surfaces, can be held by a slight bias in its normal position, while holding, in the static friction and thus a higher second and third frictional force is present, the mechanism described above for securing a sufficient total frictional force or for detecting an incorrectly low total frictional frictional force FR H = FR1 H + FR3 H comes into force.
In einer bevorzugten Ausführung sind die zweite und dritte Kontaktfläche daher derart ausgebildet, dass die zweite Reibkraft FR2G, die beim Gleiten im zweiten Reibkontakt auftritt, geringer ist als die Summe aus der Kraft KV, die das Relativelement in seine Normallage vorspannt, und der dritten Reibkraft FR3G und/oder FR3", die sich beim Gleiten bzw. Haften im dritten Reibkontakt einstellt. Hierdurch wird das Relativelement während eines Abbremsens in seiner Normallage gehalten. Gleichzeitig sind in dieser bevorzugten Ausführung die zweite und dritte Kontaktfläche derart ausgebildet, dass die maximale zweite Reibkraft FR2maxH, die sich beim Haften im zweiten Reibkontakt maximal einstellen kann, größer ist als die Summe aus der Kraft KV, die das Relativelement in seine Normallage vorspannt, und der dritten Reibkraft FR3maxH, die beim Haften im dritten Reibkontakt auftreten kann. Dies ist, wie vorstehend erläutert, einfach zu realisieren, da die Haftreibkräfte im Allgemeinen deutlich größer als die Gleitreibkräfte sind. In der bevorzugten Ausführung gilt also:
In der Regel reicht jedoch die Erfüllung der Bedingung (2) aus folgendem Grund bereits aus: Beginnt die Bremseinrichtung den Abbremsvorgang, werden der erste, zweite und dritte Reibkontakt geschlossen. Dabei liegt zwischen dem beweglichen Element, welches sich anfangs relativ zum statischen Element bewegt, und dem Relativelement, welches in seine relativ zum statischen Element ruhende Normallage vorgespannt ist, sofort Gleitreibung im zweiten Reibkontakt vor. Im dritten Reibkontakt zwischen dem Relativelement und dem aktuierenden Element liegt zunächst, solange das Relativelement nicht beschleunigt wird, Haftreibung vor. Nun ist, wie vorstehend ausgeführt, im Allgemeinen die Gleitreibung deutlich niedriger als die maximale Haftreibung. Damit ist die im zweiten Reibkontakt wirkende zweite Reibkraft FR2G im Allgemeinen niedriger als dritte Reibkraft FR3maxH, die sich maximal im dritten Reibkontakt einstellen kann. Es wird also im Regelfall (sofern sich Relativelement und aktuierendes Element nicht relativ zueinander bewegen), die zweite Reibkraft im zweiten Reibkontakt, in dem Gleitreibung herrscht, während des Abbremsens dauernd kleiner sein als die dritte Reibkraft im dritten Reibkontakt, in dem Haftreibung herrscht. Damit wird das Relativelement in seiner Normallage gehalten, bis das bewegliche Element völlig zum Stillstand gelangt ist. Bei Beginn des Abbremsens gilt also
Sobald das bewegliche Element stillsteht, wechselt auch der zweite Reibkontakt von Gleit- zu Haftreibung und es gilt
Übersteigen nun die übrigen am beweglichen Element angreifenden Kräfte die von der Bremseinrichtung maximal zur Verfügung gestellten Reibkräfte
As soon as the moving element stops, the second frictional contact also changes from sliding to static friction and it applies
Now the remaining forces acting on the movable element exceed the maximum frictional forces provided by the braking device
Bedingung (3') ist in der Regel gleichzeitig mit Bedingung (2) bzw. (2') erfüllt, da die Gleitreibung (bzw. Rollreibung) meist deutlich niedriger ist als die Haftreibung. Erfindungsgemäß ist also allgemein nur erforderlich, das die maximale Reibkraft FR2max, die im zweiten Reibkontakt vorliegt und in der Regel durch die maximale Haftreibkraft FR2maxH definiert ist, größer als die maximale Reibkraft FR3max ist, die im dritten Reibkontakt vorliegt und in der Regel durch die maximale Haftreibkraft FR3maxH bestimmt wird (Bedingung (2')). Damit ist im Allgemeinen auch Bedingung (3') erfüllt, so dass auch bei einem Abbremsen das Relativelement in seiner Normallage gehalten wird, bis der Haltezustand erreicht ist.
Vorteilhafterweise wird jedoch auf diese Feinabstimmung der Vorspannung verzichtet, wenn die Bremseinrichtung primär als Halte- bzw. Feststellbremse verwendet wird und nur im Bedarfsfalle zum dynamischen Abbremsen des Fahrkörpers verwendet wird. Ein Bedarfsfall ist beispielsweise ein Ansprechen eines Geschwindigkeitsüberwachungskreises oder ein Stromausfall, usw. In einem solchen Bedarfsfalle ist es dann durchaus gewünscht, dass das Relativelement unverzüglich bis zur Bremslage (B) mitgenommen wird und dann zwangsläufig eine höhere Bremskraft erzeugt. Die Anforderung an die Vorspannung sind dann entsprechend gering, sie ist lediglich ausgelegt um das unbelastete Relativelement (3) wiederum in die Normallage zu bewegen und dort mit geringer Kraft lose zu halten.Condition (3 ') is usually satisfied simultaneously with condition (2) or (2'), since the sliding friction (or rolling friction) is usually much lower than the static friction. According to the invention, therefore, it is generally only necessary that the maximum frictional force FR2max, which is present in the second frictional contact and is as a rule defined by the maximum frictional friction force FR2max H , be greater than the maximum frictional force FR3max present in the third frictional contact and, as a rule, by the maximum static frictional force FR3max H is determined (condition (2 ')). Thus, in general, condition (3 ') is fulfilled, so that even when braking, the relative element is held in its normal position until the holding state is reached.
Advantageously, however, dispense with this fine tuning of the bias voltage when the brake device is primarily used as a holding or parking brake and is used only in case of need for dynamic braking of the drive body. A requirement is, for example, a response of a speed monitoring circuit or a power failure, etc. In such a case of need, it is quite desirable that the relative element is taken immediately to the braking position (B) and then inevitably generates a higher braking force. The requirement for the bias voltage are then correspondingly low, it is only designed to move the unloaded relative element (3) again in the normal position and to keep loose there with little force.
Die maximale zweite Reibkraft kann beispielsweise dadurch größer als die maximale dritte Reibkraft vorgegeben werden, dass die zweite Kontaktfläche einen höheren Reibwert aufweist als die dritte Kontaktfläche. Damit lassen sich die Bedingungen (2) bzw. (2') und (3) bzw. (3') erfüllen. Werden Relativ- und aktuierendes Element mit derselben Normalkraft FN beaufschlagt, so ergibt sich damit eine maximale zweite Reibkraft FR2 = µ2 × FN, die größer ist als die maximale dritte Reibkraft FR3 = µ3 × FN. Hierzu können die zweite und dritte Kontaktfläche beispielsweise aus unterschiedlichem Material bestehen. Zu diesem Zweck kann das Relativelement auf der zweiten Kontaktfläche eine Beschichtung zur Erhöhung des Reibwertes µ2 aufweisen und/oder das aktuierende Element kann auf der dritten Kontaktfläche eine Beschichtung zur Reduktion des Reibwertes µ3 aufweisen. In der dritten Kontaktfläche können auch Wälzlager, insbesondere Nadellager zur Darstellung bestimmter Reibwerte angeordnet sein.The maximum second frictional force can be predetermined, for example, greater than the maximum third frictional force, that the second contact surface has a higher coefficient of friction than the third contact surface. This allows the conditions (2) or (2 ') and (3) or (3') fulfill. If relative and actuating elements are subjected to the same normal force FN, this results in a maximum second frictional force FR2 = μ2 × FN, which is greater than the maximum third frictional force FR3 = μ3 × FN. For this purpose, the second and third contact surface, for example, consist of different materials. For this purpose, the relative element on the second contact surface may have a coating for increasing the coefficient of
In einer bevorzugten Ausführung sind die Reibwerte der ersten und zweiten Kontaktfläche im Wesentlichen gleich, so dass sich im ersten und zweiten Reibkontakt im Wesentlichen gleiche Reibkräfte einstellen, was die Belastungen vorteilhaft gleichmäßiger verteilen kann. Der Begriff "Reibwert" kann vorliegend sowohl den Haft- als auch den Gleit- bzw. Rollreibwert eines Reibkontaktes umfassen, wobei in der praktischen Anwendung der erste und der zweite Reibkontakt in bewährter Art und Weise als Reibbremsbelag ausgeführt ist.In a preferred embodiment, the coefficients of friction of the first and second contact surfaces are substantially the same, so that substantially identical frictional forces are set in the first and second frictional contact, which can advantageously distribute the loads more uniformly. The term "coefficient of friction" may in the present case comprise both the adhesion and the sliding or rolling friction value of a frictional contact, wherein in practical application the first and the second frictional contact are designed in a proven manner as friction brake lining.
Die maximale zweite Reibkraft kann alternativ oder zusätzlich dadurch größer als die maximale dritte Reibkraft vorgegeben werden, dass die dritte Kontaktfläche relativ zur Normalkraft geneigt ist. Damit wirkt auf die schräge dritte Kontaktfläche eine entsprechend geringere Normalkraft und somit eine entsprechend geringere dritte Reibkraft. Vorteilhafterweise spaltet sich die Normalkraft, die im ersten, zweiten und dritten Reibkontakt wirkt, bei einer geneigten dritten Kontaktfläche in eine Komponente normal zur dritten Kontaktfläche, die die dritte Reibkraft induziert, und eine Komponente tangential zur dritten Kontaktfläche auf, die sich bei Bewegung in eine Richtung im ersten Freiheitsgrad zu der dritten Reibkraft zu einer dritten Gesamtreibkraft addiert, bei der entgegengesetzten Bewegung von dieser subtrahiert. Somit könnte vorteilhaft bei entgegengesetzten Bewegungen in dem ersten Freiheitsgrad unterschiedliche dritte Gesamtreibkräfte dargestellt werden. Vorteilhafterweise ergibt sich bei der Verwendung der geneigten dritten Kontaktfläche bei einer Relativbewegung zwischen Relativ- und aktuierendem Element eine Veränderung der Normalkraft, da beispielsweise Federn, welche zur Erzeugung dieser Normalkraft verwendet werden, ge- oder entspannt werden. Dies wird beispielsweise beim Einsatz in Aufzuganlagen mit teilbalancierten Gegengewichten vorteilhaft verwendet, da damit abhängig von einer allfälligen Rutschrichtung unterschiedliche Bremswirkungen erzeugt werden können.The maximum second friction force can alternatively or additionally be greater than the maximum third friction force predetermined that the third contact surface is inclined relative to the normal force. Thus acts on the oblique third contact surface a correspondingly lower normal force and thus a correspondingly lower third frictional force. Advantageously, the normal force acting in the first, second and third frictional contact splits at an inclined third contact surface into a component normal to the third contact surface inducing the third frictional force and a component tangential to the third contact surface impinging upon movement into one Direction added in the first degree of freedom to the third frictional force to a third Gesamtreibkraft, subtracted in the opposite movement of this. Thus, it would be advantageous for different movements in the first degree of freedom different third Gesamtreibkräfte be displayed. Advantageously, the use of the inclined third contact surface results in a relative movement between the relative and aktuierendem element, a change in the normal force, for example, springs, which are used to generate this normal force, be relaxed or relaxed. This is advantageously used, for example, when used in elevator systems with partially balanced counterweights, since different braking effects can thus be generated depending on a possible sliding direction.
Wie vorstehend ausgeführt, werden unter dem Begriff "Kraft" in der vorliegenden Anmeldung in dem jeweiligen Freiheitsgrad wirkenden translatorische Kräfte und Drehmomente verstanden. Unterschiedliche Reibkräfte könne daher auch durch unterschiedliche Hebelarme dargestellt werden. So kann beispielsweise eine größere zweite Reibkraft (in diesem Fall ein Drehmoment) dadurch dargestellt werden, dass der zweite Reibkontakt radial weiter von einer Drehachse des beweglichen Elementes beanstandet ist als der dritte Reibkontakt. Bei gleicher Normalkraft ergeben sich damit unterschiedliche Reibkräfte, in diesem Falle Drehmomente.As stated above, the term "force" in the present application is understood to mean translational forces and torques acting in the respective degree of freedom. Different friction forces can therefore also be represented by different lever arms. Thus, for example, a larger second frictional force (in this case, a torque) can be represented by the fact that the second frictional contact is radially further spaced from a rotational axis of the movable element as the third frictional contact. For the same normal force thus resulting in different frictional forces, in this case torques.
Bevorzugt können das Relativelement und das aktuierenden Element durch die Normalkraft in dem zweiten Freiheitsgrad so bewegt werden, dass der erste, zweite und dritte Reibkontakt geschlossen wird. Dies ermöglicht eine einfache mechanische Realisierung der Reibkontakte. Insbesondere kann ein Bremselement vorgesehen sein, welches in dem ersten Freiheitsgrad relativ zu dem beweglichen Element fest ist und durch die Normalkraft in dem zweiten Freiheitsgrad so bewegt wird, dass der erste, zweite und dritte Reibkontakt geschlossen wird. Gleichermaßen kann das bewegliche Element relativ zu dem statischen Element durch die Normalkraft in dem zweiten Freiheitsgrad so bewegt, insbesondere elastisch verformt werden, dass der erste, zweite und dritte Reibkontakt geschlossen wird.Preferably, the relative element and the actuating element can be moved by the normal force in the second degree of freedom so that the first, second and third frictional contact is closed. This allows a simple mechanical realization of the friction contacts. In particular, a braking element may be provided, which is fixed in the first degree of freedom relative to the movable element and is moved by the normal force in the second degree of freedom so that the first, second and third frictional contact is closed. Likewise, the movable member may be so moved relative to the static member by the normal force in the second degree of freedom, in particular elastically deformed, that the first, second and third frictional contact is closed.
In beispielsweise aus der
Der erfindungsgemässe Aufzugsantrieb beinhaltet dementsprechend eine Bremseinrichtung welche derart ausgeführt ist, dass die Bremseinrichtung bei stillstehendem Fahrkörper bzw. stillstehendem beweglichen Element, in eine Normallage geschalten werden kann in welcher Normallage die Bremseinrichtung eine erste Haltekraft erzeugt. Diese Haltekraft ist ausgelegt um das bewegliche Element im Stillstand zu halten. Weiter wechselt die Bremseinrichtung bei einer allfälligen Bewegung des beweglichen Elementes, unabhängig von einer Bewegungsrichtung, selbsttätig von der Normallage in eine Bremslage. In der Bremslage erzeugt die Bremseinrichtung eine im Wesentlichen verdoppelte oder vervielfachte Haltekraft bzw. Bremskraft.
Vorteilhafterweise ist dieser selbsttätige Wechsel von der Normallage in die Bremslage mittels einer Sensoreinrichtung überwacht.
Der Vorteil dieses Erfindungsteiles ist, dass ein erstes Durchrutschen des beweglichen Elementes mittels Sensoreinrichtung erkannt werden kann und dass sich eine selbsttätige Verstärkung der Haltekraft ergibt, wodurch ein weiteres Durchrutschen verhindert ist.
Vorteilhafterweise ist der Aufzugsantrieb in einem Aufzug verwendet, welche den Fahrkörper jeweils, beispielsweise elektromotorisch oder hydraulisch, geregelt vom Stillstand weg beschleunigt und wiederum zum Stillstand verzögert, wodurch die Bremseinrichtung im Regelfalle nur zum Halten des Fahrkörpers im Stillstand verwendet wird.The elevator drive according to the invention accordingly includes a braking device which is designed in such a way that the braking device can be switched into a normal position in which normal position the braking device generates a first holding force when the traveling body or stationary mobile element is stationary. This holding force is designed to keep the movable element at a standstill. Further, the brake device automatically changes in a possible movement of the movable element, regardless of a direction of movement of the normal position in a braking position. In the braking position, the braking device generates a substantially doubled or multiplied holding force or braking force.
Advantageously, this automatic change from the normal position to the braking position is monitored by means of a sensor device.
The advantage of this part of the invention is that a first slippage of the movable element can be detected by means of sensor device and that there is an automatic reinforcement of the holding force, whereby further slippage is prevented.
Advantageously, the elevator drive is used in an elevator, which accelerates the vehicle body, for example, electric motor or hydraulically controlled from standstill away and in turn retarded to a standstill, whereby the braking device is usually used only for holding the vehicle body at a standstill.
Eine erfindungsgemäßer Aufzugsantrieb mit Bremseinrichtung kann eine Mehrzahl von Relativelementen sowie diesen jeweils zugeordnete aktuierende Elementen umfassen, wie dies dem Grundsatz nach beispielsweise aus der
Wie vorstehend erläutert, kann eine der möglichen Fehlfunktionen einer Bremseinrichtung darin bestehen, dass eine gesamte Reibkraft, die sich aus der ersten und der dritten Reibkraft zusammensetzt, zu gering ist um das bewegliche Element im Stillstand zu Halten. Diese Fehlfunktion kann erkannt werden, wenn die Sensoreinrichtung erfasst, dass das Relativelement sich nicht in seiner Normallage befindet. Bevorzugt ist dabei eine Bewegung des Relativelementes durch Anschläge begrenzt. Dadurch gelangt bei Erreichen dieser Anschläge die im Vergleich zur dritten Reibkraft höhere zweite Reibkraft zur Anwendung und hält das bewegliche Element. Diese Fehlfunktion kann somit erkannt werden, ohne dass die Funktion des Haltens des beweglichen Elementes im Gesamten gefährdet werden. Es ist lediglich ein Hinweis, dass die Sicherheitsreserve S in Anspruch genommen wird. Die Sicherheit der Bremseinrichtung ist damit erhöht und ein Service kann initialisiert werden.As explained above, one of the possible malfunctions of a braking device may be that a total frictional force, which is composed of the first and the third friction force, is too small to hold the movable element at a standstill. This malfunction can be detected when the sensor device detects that the relative element is not in its normal position. Preferably, a movement of the relative element is limited by stops. As a result, upon reaching these stops, the second frictional force, which is higher in comparison with the third frictional force, is used and holds the movable element. This malfunction can thus be detected without endangering the function of holding the movable element as a whole. It is only an indication that the safety reserve S is used. The safety of the braking device is increased and a service can be initialized.
Eine weitere mögliche Fehlfunktion besteht darin, dass die Bremseinrichtung fehlerhaft nicht gelöst ist, i.e. der erste, zweite und dritte Reibkontakt im Fahrbetrieb geschlossen bleiben. Diese Fehlfunktion kann beispielsweise aus einem Defekt von Bremssteuereinheiten resultieren. Auch diese Fehlfunktion kann erkannt werden, wenn die Sensoreinrichtung erfasst, dass das Relativelement sich nicht in seiner Normallage befindet. Denn, wie vorstehend beschrieben, nimmt in einem solchen Fall das bewegliche Element das Relativelement in dem ersten Freiheitsgrad mit, wodurch dieses aus seiner Normal- in seine Bremslage verlagert wird. Ein Fahrbetrieb kann beispielsweise bei Auftreten einer derartigen Fehlfunktion stillgesetzt werden, bevor die entsprechenden Kontaktflächen überhitzt, verschlissen oder anderweitig Schaden genommen haben.Another possible malfunction is that the brake device is incorrectly not solved, ie the first, second and third friction contact remain closed while driving. This malfunction may result, for example, from a defect of brake control units. This malfunction can also be detected if the sensor device detects that the relative element is not in its normal position. Because, as described above, takes in such a case, the movable element, the relative element in the first degree of freedom, whereby this is displaced from its normal to its braking position. A driving operation can be stopped, for example, when such a malfunction occurs, before the corresponding contact surfaces have overheated, worn or otherwise damaged.
Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass eine Funktionsfähigkeit der Bremseinrichtung und eine genügende Sicherheitsreserve bei jedem normalen Arbeitsspiel der Bremseinrichtung festgestellt werden kann. Dies erhöht die Betriebssicherheit der Bremseinrichtung deutlich.It is particularly advantageous in this case that a functionality of the braking device and a sufficient safety margin can be determined at each normal working cycle of the braking device. This significantly increases the reliability of the braking device.
In der Regel wird eine derartige Bremseinrichtung bei Neuanlagen, vorteilhafterweise direkt zusammen mit einer entsprechenden Antriebseinheit ausgeliefert. Ebenso kann eine entsprechende Bremseinrichtung auch in bestehenden Anlagen und Aufzugsanlagen als Ersatz einer bestehenden Bremseinrichtung verwendet werden. Dadurch kann besonders im Zusammenhang mit einer allfälligen Modernisierung einer Antriebsregelung eine erhöhte Sicherheit erreicht werden. Ein entsprechendes Modernisierungsset kann abgestimmt auf bekannte Aufzugsanlagen vorbereitet werden.In general, such a braking device is delivered in new systems, advantageously directly together with a corresponding drive unit. Likewise, a corresponding braking device can also be used in existing systems and elevator systems as a replacement for an existing braking device. This can be achieved especially in connection with a possible modernization of a drive control increased security. A corresponding modernization set can be prepared in tune with known elevator systems.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgen beschriebenen Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
- Fig. 1a
- eine Bremseinrichtung nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung im gelüfteten Zustand in einem Schnitt I-I in
Fig. 1b ; - Fig. 1b
- die Bremseinrichtung nach
Fig. 1a in einem seitlichen Schnitt; - Fig. 2a, 2b
- die Bremseinrichtung nach
Fig. 1 in einem normalen Haltezustand; - Fig. 3a, 3b
- die Bremseinrichtung nach
Fig. 1 bei einer Fehlfunktion mit Überwachungslogik; - Fig. 4
- eine Bremseinrichtung nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung im gelüfteten Zustand in einem seitlichen Schnitt;
- Fig. 5
- die Bremseinrichtung nach
Fig. 4 in einem normalen Haltezustand; - Fig. 6
- die Bremseinrichtung nach
Fig. 4 bei einer Fehlfunktion; - Fig. 7
- eine Prinzipskizze einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 8a, 8b
- die Bremseinrichtung nach
Fig. 1 mit seriellen Bremsscheiben; - Fig. 9
- ein Aufzugsantrieb welche nicht zur Erfindung gehört, mit angebauter Bremseinrichtung;
- Fig. 10
- ein Aufzugsantrieb mit beidseitig eines Traktionsrades angebauter Bremseinrichtung;
- Fig. 11
- eine alternative Ausführung eines Aufzugsantriebes die nicht zur Erfindung gehört und
- Fig. 12
- ein Detail einer Bremsanordnung bei einem Antrieb nach
Fig. 11 . - Fig. 13
- ein Beispiel einer Aufzugsanlage
- Fig. 1a
- a braking device according to a first embodiment of the present invention in the released state in a section II in
Fig. 1b ; - Fig. 1b
- the braking device after
Fig. 1a in a lateral section; - Fig. 2a, 2b
- the braking device after
Fig. 1 in a normal holding state; - Fig. 3a, 3b
- the braking device after
Fig. 1 in case of malfunction with monitoring logic; - Fig. 4
- a braking device according to a second embodiment of the present invention in the released state in a lateral section;
- Fig. 5
- the braking device after
Fig. 4 in a normal holding state; - Fig. 6
- the braking device after
Fig. 4 in case of malfunction - Fig. 7
- a schematic diagram of a third embodiment of the present invention;
- Fig. 8a, 8b
- the braking device after
Fig. 1 with serial brake discs; - Fig. 9
- an elevator drive which does not belong to the invention, with attached braking device;
- Fig. 10
- an elevator drive with braking device mounted on both sides of a traction wheel;
- Fig. 11
- an alternative embodiment of an elevator drive which does not belong to the invention and
- Fig. 12
- a detail of a brake assembly in a drive to
Fig. 11 , - Fig. 13
- an example of an elevator installation
Zwei aktuierende Elemente in Form von Ankerscheiben 4 sind axial verschieblich, jedoch drehfest in dem Gehäuse 1 gelagert. Hierzu sind drei Bolzen 9 über den Umfang verteilt, die Durchgangs- bzw. Sackbohrungen im Gehäuse 1 und den Ankerscheiben 4 durchgreifen und auf denen die Ankerscheiben 4 gleiten.Two actuator elements in the form of
Zwischen je einer Bremsscheibe 5 und einer Ankerscheibe 4 ist ein Relativelement in Form einer Scheibe 3 axial verschieblich gelagert. Die Scheiben 3 weisen je drei nutartige Aussparungen 10 mit einem Nutgrund auf, die die Bolzen 9 derart durchgreifen, dass sie auf dem jeweiligen Nutgrund aufliegen und so die Scheiben 3 drehbar lagern. Eine Drehung der Scheiben 3 wird durch die Flanken der Nuten 10 formschlüssig begrenzt, wobei die Scheiben um einen gewissen Winkel gedreht werden können, bevor die Bolzen 9 an der jeweiligen Flanken anliegen. Durch zwei Federn, die im Gehäuse 1 aufgenommen sind und sich an den hierzu verlängerten Flanken 10 (in
Unter dieser Normalkraft FN schließen sich in einer ersten Kontaktfläche 6.1 zwischen Gehäuse 1 und Bremsscheibe 5, in einer zweiten Kontaktfläche 6.2 zwischen Bremsscheibe 5 und Relativelement 3 bzw. in einer dritten Kontaktfläche 6.3 zwischen Relativelement 3 und Ankerscheibe 4 ein erster, zweiter bzw. dritter Reibkontakt. Dabei herrscht aufgrund der sich drehenden Arbeitswelle 2 im ersten und zweiten Reibkontakt von Anfang an Gleitreibung, so dass sich eine erste bzw. zweite Reibkraft (bzw. ein Reibdrehmoment) FRiG = µiG × FN (i=1, 2) einstellt. Dabei bezeichnet µiG den Gleitreibwert im ersten bzw. zweiten Reibkontakt.In a first contact surface 6.1 between the housing 1 and the
Im dritten Reibkontakt herrscht zunächst Haftreibung, da Relativelement 3 und Ankerscheibe 4 relativ zueinander ruhen. Die maximal wirkende dritte Reibkraft FR3max ist damit durch FR3maxH = µ3H × FN gegeben, wobei µ3H den Haftreibwert im dritten Reibkontakt angibt. Dieser ist so gewählt, dass die maximale dritte Haftreibkraft größer als die zweite Gleitreibkraft ist:
Durch die Haftkraftreserve (FR3maxH - FR2G) wird das Relativelement 3 in seiner Normallage A gehalten, während die Bremsscheibe 5 an ihm gleitet. Stoppt die Arbeitswelle 2 schließlich (
Eine mögliche Fehlfunktion der Bremseinrichtung besteht darin, dass sich die Bremseinrichtung fehlerhaft nicht löst, wenn die Arbeitswelle wieder in Betrieb genommen wird. In diesem Fall übt die Arbeitswelle 2 über die Bremsscheibe 5, ausgehend von der vorstehend mit Bezug auf
Eine weiter mögliche Fehlfunktion der Bremseinrichtung besteht darin, dass die von der Bremseinrichtung aufgebrachte Haltekraft nicht ausreicht. Wiederum ausgehend von der mit Bezug auf
Wie vorstehend ausgeführt, können dabei aufgrund des Drehfreiheitsgrades (ϕ in den Gleichungen an Stelle von translatorischen Kräften auch Drehmomente eingesetzt werden. Reichen nun die Reibkräfte nicht aus, beginnt sich die Arbeitswelle 2 zu drehen. Da die maximale dritte Reibkraft aufgrund der Wahl der Reibwerte µ1H = µ2H >> µ3H am geringsten ist, wechselt dabei der dritte Reibkontakt von Haft- zu Gleitreibung, während im zweiten Reibkontakt weiterhin Haftreibung vorliegt. Das Relativelement 3 beginnt sich relativ zur Ankerscheibe 4 zu drehen. Dabei dreht sich das Relativelement wiederum in die in
In der Bremslage B (
Da die Bremseinrichtung so ausgelegt ist, dass in Normalfall die im ersten und dritten Reibkontakt zur Verfügung gestellte Reibkraft gemäß Gleichung (6) zum Halten der Arbeitswelle 2 ausreicht, ist damit eine Sicherheitsreserve von (µ1H + µ2H) /(µ1H + µ3H) gegeben.Since the braking device is designed so that in normal cases the frictional force provided in the first and third frictional contact according to equation (6) is sufficient to hold the working
Bei gelüfteter Bremseinrichtung (
Zum Abbremsen der Aufzugkabine 16 wird der Elektromagnet (oder andere geeignete Lüftantriebe) abgeschaltet (
Wie im ersten Ausführungsbeispiel sind die Haftreibwerte µ1H = µ2H >> µ3H gewählt. Gleichwohl sind die Gleitreibwerte µ1G = µ2G in der ersten und zweiten Kontaktfläche kleiner der Haftreibwert µ3H in der dritten Kontaktfläche. Da alle Kontaktflächen mit derselben Normalkraft FN beaufschlagt sind, ist die Gleitreibkraft im ersten und zweiten Reibkontakt niedriger als die maximale Haftreibkraft im dritten Reibkontakt:
Daher gleitet die Bremsschiene 2, 15 im ersten und zweiten Reibkontakt, das Relativelement 3 bleibt in seiner durch die Druckfedern vorgespannten Normallage A (
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel führt eine blockierende Bremseinrichtung, die sich trotz Bewegung des Gehäuses 1 relativ zur Bremsschiene 2 nicht löst, ebenso wie eine zu geringe Gesamtreibkraft FRmax nach Gleichung (6") zu einem Mitnehmen des Relativelementes 3 durch die Bremsschiene 2 im ersten Freiheitsgrad x, bis dieses an einem oberen Anschlag im Ankerelement 4 gestoppt wird (nicht dargestellt). Dabei registriert ein Sensor 8 den Übergang des Relativelementes von der Normallage A (
Im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wurde die maximale zweite und dritte Reibkraft jeweils durch entsprechende Wahl der Reibwerte µ2 ,µ3, insbesondere der Haftreibwerte µ2H, µ3H realisiert. Alternativ oder zusätzlich können die unterschiedlichen maximalen Reibkräfte jedoch auch dadurch realisiert werden, dass die dritte Kontaktfläche 6.3 relativ zur Normalkraft geneigt ist. Hierzu zeigt
Es sei zunächst angenommen, dass das gehaltene bewegliche Element 2 sich unter Einfluss äußerer Kräfte, beispielsweise der Last einer Aufzugkabine, im ersten Freiheitsgrad x in positiver Richtung (nach oben in
Die in der dritten, um den Winkel (π- α) gegen die Normalkraft FN geneigten Kontaktfläche 6.3 wirkende Normalkraft FN spaltet sich in zwei Komponenten auf, wobei die eine Komponente FN × sin(α) senkrecht zur dritten Kontaktfläche 6.3 steht, die andere Komponente FN × cos(α) tangential zur dritten Kontaktfläche 6.3 orientiert ist. Die in der dritten Kontaktfläche 6.3 maximal wirkenden dritte Reibkraft ergibt sich damit aus der einen Komponente zu FR3max = µ3H × sin(α) × FN. Durch geeignete Wahl des Neigungswinkels α kann damit beispielsweise bei gleichem Haftreibwert eine niedrigere maximale dritte Reibkraft vorgegeben werden. Projiziert man diese Reibkraft noch in den ersten Freiheitsgrad x, so wirkt einer Bewegung des Relativelementes 3 relativ zum aktuierenden Element 4 in dem ersten Freiheitsgrad nur noch maximal eine Haftreibkraft von FR3max = µ3H × sin2(α) × FN entgegen.The normal force FN acting in the third contact surface 6.3 inclined by the angle (π-α) against the normal force FN splits into two components, the one component FN × sin (α) being perpendicular to the third contact surface 6.3, the other component FN × cos (α) is oriented tangentially to the third contact surface 6.3. The third frictional force acting maximally in the third contact surface 6.3 thus results from the one component to FR3max = μ3 H × sin (α) × FN. By a suitable choice of the angle of inclination α, a lower maximum third frictional force can thus be predetermined, for example, with the same friction coefficient. If this frictional force is still projected into the first degree of freedom x, a movement of the
Wie man weiter aus
Im Weiteren ergibt sich bei einer Verschiebung des Relativelementes 3 relativ zum aktuierenden Element 4 zwangsläufig eine Veränderung eines Zustellweges entlang des Freiheitsgrades y. Diese Veränderung bewirkt eine Zu- oder Abnahme der Normalkraft FN entsprechend einer Kraftcharakteristik von Zustellaktoren wie beispielsweise der Druckfeder 7 (
Die Ausführungsbeispiele nehmen Bezug auf eine Abstimmung der Gleit- und Haftreibwerte der Reibflächen, um sowohl beim alleinigen Halten wie auch beim Abbremsen und nachfolgendem Halten eine Fehlfunktion sicher detektieren zu können. Dies wird erreicht, indem die Bedingung
Selbstverständlich sind Kombinationen der gezeigten Ausführungsformen möglich. So können beispielsweise mehrere zweite und dritte Kontaktflächen zu einer ersten Kontaktfläche kombiniert werden, wodurch die Sicherheitsreserve zusätzlich vergrössert wird.Of course, combinations of the embodiments shown are possible. For example, several second and third contact surfaces can be combined to form a first contact surface, which additionally increases the safety margin.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Bremseinrichtung 24.1, 24.2 wie in den
Gemäss einer erfindungsgemässen Ausführungsart des Antriebes 20 sind die beiden Einheiten der Bremseinrichtung 24.1, 24.2 an den beiden Enden der Antriebswelle 2 angebaut. Das bedeutet, dass die Treibscheibe 22 zwischen den Einheiten der Bremseinrichtung 24.1, 24.2 angeordnet ist. Beim Abbremsen wird somit ein Brems- oder Haltemoment von der Treibscheibe 22 weg auf die beiden Einheiten verteilt. Somit ergeben sich deutlich bessere Kraftverteilungen in der Antriebswelle 2 und ein Versagensrisiko der Bremseinrichtung wegen einem Bruch der Antriebswelle 2 ist reduziert.
Im Idealfall ist die Bremswirkung zwischen Normallage und Bremslage verdoppelt. Dies ist dann der Fall, wenn der Reibwert µ3 in der dritten Kontaktfläche annähernd Null ist. Unter Verwendung von Bremsanordnung mit mehreren hintereinander geschalteten Bremseinrichtungen 24.1, 24.2 wie beispielsweise in den
According to an embodiment of the
Ideally, the braking effect between normal position and braking position is doubled. This is the case when the coefficient of friction μ3 in the third contact surface is approximately zero. Using brake assembly with a plurality of brake devices connected in series 24.1, 24.2 such as in the
Alternativ kann der Antrieb 20 auch anstelle einer der Umlenkrollen 14 angeordnet sein.
Alternatively, the
Die beiden Einheiten der Bremseinrichtung an den beiden Enden der Antriebswelle 2 angebaut. Das bedeutet, dass die Treibscheibe 22 zwischen den Einheiten der Bremseinrichtung 24.1, 24.2 angeordnet ist. Beim Abbremsen wird somit ein Brems- oder Haltemoment von der Treibscheibe 22 weg auf die beiden Einheiten verteilt. Somit ergeben sich deutlich bessere Kraftverteilungen in der Antriebswelle 2 und ein Versagensrisiko der Bremseinrichtung wegen einem Bruch der Antriebswelle 2 ist reduziert.The two units of the braking device attached to the two ends of the
Werden die einzelnen Einheiten oder Einrichtungen der Bremsanordnung, vorzugsweise Einheiten wie sie in den Ausführungsvarianten der
Der Fachmann erkennt weitere vorteilhafte Anordnungen. So verteilt er beispielsweise die Bremseinheiten auf Aufzugskabine und Gegengewicht oder auf Kabine, bzw. Gegengewicht und Umlenkrollen bzw. Treibscheiben. Dies ermöglicht eine Verteilung der Brems- und Haltekräfte auf verschiedene Bauteile oder Lastzonen. Dadurch wird die Funktionssicherheit erhöht da einzelne Bauteile nur noch mit Teilkräften belastet werden.If the individual units or devices of the brake assembly, preferably units as in the embodiments of the
The person skilled in the art will recognize further advantageous arrangements. For example, he distributes the brake units on the elevator car and counterweight or on the car, or counterweight and pulleys or traction sheaves. This allows a distribution of braking and holding forces on different components or load zones. This increases the reliability because individual components are only burdened with partial forces.
Claims (23)
- Lift drive (20) for driving and holding a lift cage (16) or a travel body, comprising- a traction wheel (22) for providing a driving and/or holding force for the lift cage (16) or travel body,- a motor (21) for driving the traction wheel (22),- a brake arrangement for holding the traction wheel (22) and- a drive shaft (2) connecting the traction wheel (22), the motor (21) and the brake arrangement together,wherein the brake arrangement comprises at least two brake devices (24.1, 24.2), characterised in that the traction wheel (22) is arranged between the brake devices (24.1, 24.2) and the brake devices (24.1, 24.2) are arranged substantially at the ends of the drive shaft (2).
- Lift drive (20) according to claim 1, characterised in that the brake devices (24.1, 24.2) arranged on either side of the traction wheel (22) are individually activated so that a monitoring logic system (11) can ascertain whether one brake device (24.1, 24.2) alone is in a position of keeping the lift cage (16) at standstill.
- Lift drive (20) according to claim 2, characterised in that- activation of the brake devices (24.1, 24.2) is carried out for application thereof with a delay in time or- during a stop of the lift cage (16) one brake device (24.1, 24.2) is briefly released and the monitoring logic system (11) ascertains during the time in which one of the brake devices (24.1, 24.2) is applied whether the one brake device (24.1, 24.2) alone is in a position of keeping the lift cage (16) at standstill.
- Lift drive according to any one of the preceding claims, wherein the brake device (24.1, 24.2) is provided with- a static element (1),- a movable element (2) movable relative to the static element in a first degree of freedom (ϕ; x) in correspondence with a direction of travel of the travel body, wherein a first frictional contact in a first contact surface (6.1) can be formed between the static element (1) and the movable element (2) by a normal force (FN) acting in a second degree of freedom (y), wherein in the first frictional contact a first friction force (FR1) opposes movement of the movable element relative to the static element (1), and- a relative element (3) adjustable in the second degree of freedom (y) in the direction of the movable element (2), wherein a second frictional contact in a second contact surface (6.2) is formed between the movable element (2) and the relative element (3) by the normal force (FN), wherein in the second frictional contact a second friction force (FR2) opposes movement of the movable element relative to the relative element,characterised in that the relative element (3) is movable in the first degree of freedom (ϕ; x) relative to the static element (1) between a normal position (A) and a braking position (B), wherein the relative element (3) is biased into the normal position (A).
- Lift drive (20) according to claim 4, characterised in that a movement of the relative element (3) out beyond the braking position (B) is blocked.
- Lift drive (20) according to one of the preceding claims 4 and 5, wherein the brake device (24.1, 24.2) further comprises- an actuating element (4) which is fixed in the first degree of freedom (ϕ; x) relative to the static element (1) and which is adjustable in the second degree of freedom (y) in the direction of the movable element (2), wherein a third frictional contact in a third contact surface (6.3) in which a third friction force (FR3) opposes movement of the relative element (3) relative to the actuating element (4) is formed between the actuating element (4) and the relative element (3), in adjusted state, by the normal force (FN);wherein the second and third contact surfaces (6.2, 6.3) are so constructed that a maximum second friction force (FR2max) of the second contact surface (6.2) is greater than a maximum third friction force (FR3max) of the third contact surface (6.3).
- Lift drive (20) according to any one of the preceding claims 4 to 6, characterised in that the brake device (24.1, 24.2) further comprises a sensor device (8) for detecting the normal and/or braking position (A, B) of the relative element (3).
- Lift drive (20) according to claim 7, characterised in that the monitoring logic system (11) evaluates signals of the sensor device (8), a control signal of the brake device (24.1, 24.2) and a movement state of the movable element (2) and determines a function of the brake device (24.1, 24.2).
- Lift drive (20) according to claim 8, characterised in that the monitoring logic system ascertains, as function, a fault function when:- the control signal of the brake device (24.1, 24.2) indicates "applied", the movement state of the movable element (2) indicates "0" and the relative element (3) is disposed in its braking position (B); or- the control signal of the brake device (24.1, 24.2) indicates "released", the movement state of the movable element (2) indicates "≠0" and the relative element (3) is disposed in its braking position (B).
- Lift drive (20) according to one of the preceding claims 8 and 9, characterised in that the monitoring logic system ascertains, as function, a normal function when:- the control signal of the brake device (24.1, 24.2) indicates "applied", the movement state of the movable element (2) indicates "0" and the relative element (3) is disposed in its normal position (A); or- the control signal of the brake device (24.1, 24.2) indicates "applied", the movement state of the movable element (2) indicates "≠0" and the relative element (3) is disposed in its braking position (B); or- the control signal of the brake device (24.1, 24.2) indicates "released", the movement state of the movable element (2) indicates "≠0" and the relative element (3) is disposed in its normal position (A).
- Lift drive (20) according to any one of the preceding claims 6 to 10, characterised in that the second contact surface (6.2) of the brake device (24.1, 24.2) has a higher coefficient of friction (µ), particularly a higher coefficient of static friction (µH), than the third contact surface (6.3).
- Lift drive (20) according to any one of the preceding claims 6 to 11, characterised in that the third contact surface (6.3) of the brake device (24.1, 24.2) has an inclination relative to the normal force (FN).
- Lift drive (20) according to any one of the preceding claims 6 to 12, characterised in that the relative element (3) and/or the actuating element (4) of the brake device (24.1, 24.2) is or are so moved by the normal force (FN) in the second degree of freedom (y) that the first, second and third frictional contacts are formed.
- Lift drive (20) according to any one of the preceding claims 6 to 13, characterised in that the brake device (24.1, 24.2) further comprises a brake element (5) which is fixed in the first degree of freedom (ϕ) relative to the movable element (2) and is so moved by the normal force (FN) in the second degree of freedom (y) that the first, second and third frictional contacts are formed.
- Lift drive (20) according to any one of the preceding claims 6 to 14, characterised in that the movable element (2) and the static element (1) of the brake device (24.1, 24.2) are so moved, in particular deformed, relative to one another by the normal force (FN) in the second degree of freedom (y) that the first, second and third frictional contacts are formed.
- Lift drive (20) according to any one of the preceding claims 6 to 15, characterised in that the actuating element (4) of the brake device (24.1, 24.2) is biased, particularly via resilient means (7), by the normal force (FN) and selectably released electromagnetically and/or hydraulically.
- Lift drive (20) according to any one of the preceding claims 6 to 16, characterised in that the brake device (24.1, 24.2) comprises a plurality of relative elements (3) as well as actuating elements (4) respectively associated therewith, wherein a second frictional contact in a second contact surface (6.2) is formed between each relative element (3) and the movable element (2) by a normal force (FN) and a third frictional contact in a third contact surface (6.3) is formed between each relative element (3) and the associated actuating element (4) by the normal force (FN).
- Method of driving and holding a lift cage (16) or a travel body by means of a lift drive (20), with- a traction wheel (22) for providing a driving or holding force for the lift cage (16),- a motor (21) for driving the traction wheel (22),- a brake arrangement for holding the traction wheel (22) and- a drive shaft (2) connecting the traction wheel (22), the motor (21) and the brake arrangement together, wherein the brake arrangement comprises at least two brake devices (24.1, 24.2), which brake devices (24.1, 24.2) are arranged on either side of the traction wheel (22), whereinin a first method step a first brake device (24.1) is actuated, preferably released,
in a second method step the effectiveness of the brake device (24.1, 24.2) in braking or holding engagement is checked and
in a third method step either the first brake device (24.1) is actuated back again, preferably applied, or a second brake device (24.2) is actuated. - Lift installation (18) with a lift drive (20) according to any one of claims 1 to 17, characterised in that- the lift drive (20) is arranged in stationary position in a travel shaft (12) and the lift drive (20) can raise, lower and hold the lift cage (16) by way of a supporting and driving means (13) connecting the lift drive (20) with the lift cage (16) or- the lift drive (20) is arranged at the lift cage (16) and the lift drive (20) transmits a traction force to the travel shaft (12) by means of traction wheel (22) and the lift cage (16) can be raised, lowered and/or held by means of this traction force.
- Lift installation according to claim 19, characterised in that one of the static element (1) and the movable element (2) of the brake device (24.1, 24.2) or the lift drive (20) is arranged to be fixed in terms of inertia and the other one of the static element (1) and the movable element (2) of the brake device (24.1, 24.2) is so coupled with a travel body, in particular with a cage of the lift installation, that it can hold and/or brake this.
- Lift installation according to claim 19 or 20, characterised in that the normal force (FN) is so dimensioned that an adhesion force produced in the normal position (A) of the brake device (24.1, 24.2) of the lift drive (20) is sufficient to hold the travel body together with its permissible load.
- Lift installation according to any one of claims 19 to 21, characterised in that the normal force (FN) is so dimensioned that a sliding force produced in the braking position (B) of the brake device (24.1, 24.2) of the lift drive (20) is sufficient to securely brake the travel body together with its permissible load.
- Lift installation according to any one of claims 19 to 22, characterised in that the sliding force produced in the braking position (B) of the brake device (24.1, 24.2) of the lift drive (20) is at least 50% greater than the adhesion force produced in the normal position (A) of the brake device (24.1, 24.2).
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