一種電梯限速器的控制方法與流程
2023-06-02 01:36:47
技術領域
本發明涉及一種電梯限速器的控制方法。
背景技術：
電梯是空間垂直運行的交通工具，電梯的可靠運行對乘客和貨物的安全至關重要。控制電梯在額定速度內安全運行的主要部件是電梯的限速器，限速器是每部電梯必備的安全保障部件。當電梯運行超速失控，例如曳引鋼絲繩斷裂或電梯控制系統出現故障時，限速器應該立即動作，發出緊急停止信號，並通過限速器帶動鋼絲繩拉動安全鉗，把電梯轎廂制停在運行軌道上，及時避免事故的發生。
現有技術中的電梯限速器多為純機械控制的，主要由限速器輪、離心裝置、鋼絲繩和夾繩機構等組成。在限速器輪的輪盤上裝有兩個離心甩塊，用彈簧將其拉向限速器輪軸方向。當鋼絲繩在轎廂驅動下帶動限速器輪旋轉時，由於離心力的作用，兩個離心甩塊便要克服彈簧的拉力而向外擺動，速度越高，其擺角越大。當轎廂以正常速度運行時，離心甩塊的擺角不足以使急停開關和限速器夾繩機構產生動作。一旦轎廂運行速度達到其額定速度的115％時，離心甩塊便通過聯動機構使急停開關產生動作，通過電梯控制系統促使電梯停止運行。如果電梯控制系統因失靈而沒能使電梯產生急停，這時轎廂可能會繼續加速，當達到額定速度的120％～140％時，限速器的夾繩機構便會產生動作，夾繩塊將鋼絲繩夾持在繩槽中，鋼絲繩又拉動安全鉗產生動作，最終將轎廂制停在導軌上。這種機械式電梯限速器正被廣泛使用，但其存在以下缺點：
1、機械結構複雜，動作速度不精確，只能調整在某一速度範圍之內。
2、動作速度需要定期校驗，否則不能保證可靠觸發。電梯使用環境的溫度、溼度、粉塵和腐蝕性氣體等，可能會使限速器的機械動作速度降低甚至使得機構產生鏽蝕，彈簧也會因拉伸和壓縮而產生疲勞，諸多因素將會導致限速器的動作速度變慢。當電梯超速運行時，制動滯後甚至失效，從而有可能造成人身事故或財產損失，所以要定期地使用專門的儀器對機械式電梯限速器的動作速度進行校驗，這種動作速度的校驗工作量大、操作繁瑣、精確度低。
3、在限速器產生限速動作後，需要手動將急停開關和機械觸發機構進行復位，增加了維護上的繁瑣性。
技術實現要素：
本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種電梯限速器的控制方法，以簡化機械結構，提高限速動作的影響速度，提高速度測量的準確性，提高精度的穩定性，同時，能適當延長其動作速度校驗的周期，在保障安全的同時，降低維護上的繁瑣程度。
本發明為解決技術問題採用如下技術方案：
本發明電梯限速器的結構特點是：
設置由兩側板和底板構成的「U」型機架，在所述機架的兩側板上利用第一軸承和第二軸承支承轉軸；在所述轉軸上固定設置限速器輪盤，在所述限速器輪盤的上半輪槽中纏繞鋼絲繩，電梯轎廂的移動通過所述鋼絲繩利用摩擦力帶動所述限速器輪盤與轉軸一同轉動；在所述轉軸上通過第三軸承套裝有棘輪，所述棘輪可以繞軸旋轉，所述棘輪位於限速器輪盤和機架的一側板之間；在所述轉軸上設置光電編碼器，以所述光電編碼器檢測限速器輪盤的轉速；
設置卡合機構，包括與所述棘輪配合設置的棘爪以及在所述限速器輪盤的輪輻上固定設置的步進電機，棘爪的轉軸與所述步進電機的轉軸固定連接，由步進電機控制所述棘爪的轉動；
設置連杆，所述連杆的前端套裝在第三固定軸上，並可繞所述第三固定軸旋轉，所述第三固定軸是固定設置在限速器輪盤的偏心位置上的銷軸，所述連杆的尾端與制動機構相連接；以所述制動機構與所述限速器輪盤共同對鋼絲繩形成夾持實施制動；
設置測控單元，所述測控單元根據光電編碼器檢測獲得的限速器輪盤的轉速判斷電梯轎廂的移動速度，並在電梯轎廂的移動速度超過設定值時輸出限速控制信號實施限速。
本發明電梯限速器的結構特點也在於：所述制動機構包括緩衝彈簧、壓繩塊支架和壓繩塊，所述連杆的尾端通過緩衝彈簧與壓繩塊支架相連接，所述壓繩塊通過第一固定軸安裝在壓繩塊支架上並可繞第一固定軸轉動，所述壓繩塊支架通過第二固定軸支承在限速器機架上並可繞所述第二固定軸轉動，轉動的壓繩塊支架可以抵壓在限速器輪盤的外周，並與所述限速器輪盤共同對鋼絲繩形成夾持。
本發明電梯限速器的結構特點也在於：在所述轉軸上設置磁電機和導電滑環，相應設置整流器件和儲能單元，利用所述轉軸的轉動輸出電能。
本發明電梯限速器的結構特點也在於：所述光電編碼器的定子固定在機架的外側、光電編碼器的轉子與轉軸固定連接。
本發明電梯限速器的控制方法的特點是：
設置在電梯轎廂的移動速度達到電梯額定速度的115％時，由所述測控單元輸出第一限速控制信號，以所述第一限速控制信號作為電梯主控系統的急停控制信號；
設置在電梯轎廂的移動速度達到電梯額定速度的120％時，由所述測控單元輸出第二限速控制信號，以所述第二限速控制信號作為步進電機的啟動信號，由步進電機帶動棘爪轉過設定的角度，使得棘爪與棘輪卡合，並由棘爪推動棘輪轉動，棘輪的轉動通過連杆帶動壓繩塊支架繞第二固定軸轉動，由壓繩塊繞第一固定軸轉動並與限速器輪盤以夾持的形式鎖定鋼絲繩；
設置反饋控制，通過測控單元在故障解除之後輸出復位信號，使所述步進電機反向轉動並帶動棘爪解除與棘輪的卡合，實現復位。
與已有技術相比，本發明的有益效果體現在：
1、機械結構簡單，本發明拋棄了純機械式限速器的離心甩塊機構，使得限速結構變得簡單，運轉更加可靠；
2、速度測量準確，本發明中轎廂移動速度是由光電編碼器通過單片機進行採集的，選擇適當分辨力的光電編碼器，即可保證速度測量的準確度；
3、動作速度穩定，本發明中只要光電編碼器和步進電機工作正常，限速器的動作速度就不會改變，因此其校驗周期可以適當延長；
4、自適應範圍寬本發明限速器通過參數設定可以適應不同的電梯額定速度和限速器輪槽節圓直徑，彌補了純機械式限速器的不足；
5、顯示轎廂速度，本發明限速器在工作過程實時顯示電梯轎廂的移動速度，利於監控；
6、自帶工作電源，本發明在工作過程不需外接市電，在停電的情況下仍可正常工作，由限速器輪盤轉動時帶動磁電機自發電，經過整流後向可充電電池充電，由可充電電池給限速器整機連續供電；
7、自動解除限位，本發明限速器在完成卡合限位後可與電梯主控系統交換信息，並可自動控制卡合機構分離，解除限位動作，使限速器恢復常態。
附圖說明
圖1為本發明中棘爪與棘輪未卡合時的側視結構示意圖；
圖2為本發明中棘爪與棘輪發生卡合時的側視結構示意圖；
圖3為本發明俯視結構示意圖；
圖4為本發明爆炸結構示意圖。
圖中標號：1限速器輪盤、2棘爪、3步進電機、4導電滑環、5連杆、6壓繩塊支架、7緩衝彈簧、8壓繩塊、9機架、10第二固定軸、11第一固定軸、12棘輪、13光電編碼器、14轉軸、15第三固定軸、16磁電機、17端子排、18第一軸承、19第二軸承、20第三軸承。
具體實施方式
參見圖1、圖2、圖3和圖4，本實施例中電梯限速器的結構形式是：
設置由兩側板和底板構成的「U」型機架9，在機架9的兩側板上利用第一軸承18和第二軸承19支承轉軸14；在轉軸14上固定設置限速器輪盤1，在限速器輪盤1的上半輪槽中纏繞鋼絲繩，電梯轎廂的移動通過鋼絲繩利用摩擦力帶動限速器輪盤1與轉軸14一同轉動；在轉軸14上通過第三軸承20套裝有棘輪12，棘輪12可以繞軸14旋轉，棘輪12位於限速器輪盤1和機架9的一側板之間；在轉軸14上設置光電編碼器13，光電編碼器13的定子固定在機架9的外側，光電編碼器13的轉子與轉軸14固定連接，以光電編碼器13檢測限速器輪盤1的轉速。
設置卡合機構，包括與棘輪12配合設置的棘爪2以及在限速器輪盤1的輪輻上固定設置的步進電機3，棘爪2的轉軸與步進電機3的轉軸固定連接，由步進電機3控制棘爪2的轉動。
設置連杆5，連杆5的前端套裝在第三固定軸15上，並可繞第三固定軸15旋轉，第三固定軸15是固定設置在限速器輪盤1的偏心位置上的銷軸，連杆5的尾端與制動機構相連接，以制動機構與限速器輪盤1共同對鋼絲繩形成夾持實施制動。
設置測控單元，測控單元根據光電編碼器13檢測獲得的限速器輪盤1的轉速判斷電梯轎廂的移動速度，並在電梯轎廂的移動速度超過設定值時輸出限速控制信號實施限速。
如圖1和圖4所示，本實施例中制動機構包括緩衝彈簧7、壓繩塊支架6和壓繩塊8，連杆5的尾端通過緩衝彈簧7與壓繩塊支架6相連接，壓繩塊8通過第一固定軸11安裝在壓繩塊支架6上並可繞第一固定軸11轉動，壓繩塊支架6通過第二固定軸10支承在限速器機架9上並可繞第二固定軸10轉動，轉動的壓繩塊支架6可以抵壓在限速器輪盤1的外周，並與限速器輪盤1共同對鋼絲繩形成夾持。
本實施例中，在轉軸14上設置磁電機16和導電滑環4，相應設置整流器件和儲能單元，利用轉軸14的轉動輸出電能，在電梯升、降的工作過程中，由磁電機16發電並由儲能單元進行儲能，並通過端子排17和導電滑環4為步進電機3等提供工作電源，使得限速器不依賴於外接市電。
本實施例中電梯限速器的控制方法是：
設置在電梯轎廂的移動速度達到電梯額定速度的115％時，由測控單元輸出第一限速控制信號，以第一限速控制信號作為電梯主控系統的急停控制信號；
設置在電梯轎廂的移動速度達到電梯額定速度的120％時，由測控單元輸出第二限速控制信號，以第二限速控制信號作為步進電機3的啟動信號，由步進電機3帶動棘爪2轉過設定的角度，使得棘爪2與棘輪12卡合，並由棘爪2推動棘輪12轉動，棘輪12的轉動通過連杆5帶動壓繩塊支架6繞第二固定軸10轉動，由壓繩塊8繞第一固定軸11轉動並與限速器輪盤1以夾持的形式鎖定鋼絲繩；
設置反饋控制，通過測控單元在故障解除之後輸出復位信號，使步進電機3反向轉動並帶動棘爪2解除與棘輪12的卡合，實現復位。
本實施例中，根據限速器輪盤的輪槽節圓直徑以及光電編碼器的輸出信號可以實時獲得電梯轎廂的移動速度，進一步設置顯示模塊即可實現電梯轎廂移動速度的實時顯示。