自動扶梯用低速制動裝置的製作方法
2023-05-10 01:22:06
本發明涉及自動扶梯用線性制動裝置，尤其，涉及自動扶梯的梯級及扶手以線性的方式實現最佳制動的自動扶梯用低速制動裝置。
背景技術：
眾所周知，自動扶梯設置於各種結構的建築物內部，將梯級設置於履帶上，由此與電梯相比，可使更多的人員向上層或下層移動，由於自動扶梯呈開放型結構，因而可欣賞周圍景觀，從而自動扶梯廣泛用於百貨大樓、賓館、大型購物中心、地鐵站等。
觀察如上所述的自動扶梯的結構，藉助驅動鏈條使驅動馬達與驅動鏈輪相連接，使在驅動軸藉助驅動馬達的動力進行旋轉的過程中一同旋轉的梯級鏈輪使梯級鏈條進行移動，從而使自動扶梯上行或下行，其中，上述驅動馬達產生用於使與搭乘人員所搭乘的履帶相連接的梯級向上或向下驅動的動力，上述驅動鏈輪與上述驅動馬達的驅動軸相連接。
在如上所述的自動扶梯中，驅動馬達自身具有主制動器，並使主制動器根據需要來藉助控制器運行，以使驅動馬達停止轉動，從而，若發生卡住事故等的安全事故，則可使自動扶梯緊急制動。
用於如上所述的自動扶梯的梯級驅動的梯級兩側的驅動鏈輪通過驅動軸相連接，夾在上述驅動馬達的旋轉軸的驅動鏈條使上述驅動鏈輪轉動，從而使梯級驅動。
因此，在通過使驅動馬達與驅動軸的鏈輪相連接來傳遞動力的驅動鏈條斷裂的情況下，即使主制動器的制動力運行，也無法向自動扶梯的梯級傳遞上述制動力，因此，自動扶梯的梯級在下行的過程中藉助自身的重量和搭乘人員的重量而突然加速，在上行的情況下，自動扶梯在停止之後瞬間轉而下行，並在下行的過程中加速，搭乘人員因受到自動扶梯上升或下降時的慣性而失去重心並向前方摔倒，因而存在自動扶梯搭乘人員嚴重受傷的事故頻發的重大問題。
如上所述的自動扶梯的代表例為韓國授權實用新型公報第20-0466157號(實用新型的名稱：高負荷用自動扶梯的盤液壓卡鉗式緊急停止安全制動器控制裝置，以下稱之為「引用發明」)。
如圖1所示，上述引用發明為高負荷用自動扶梯的盤液壓卡鉗式緊急停止安全制動器控制裝置，其包括：梯級鏈條，設置有自動扶梯的梯級；自動扶梯旋轉軸30，具有與上述梯級鏈條嚙合的驅動鏈輪36，藉助驅動馬達21進行正逆旋轉並使上述梯級鏈條上升或下降；逆旋轉檢測傳感器，用於檢測上述自動扶梯旋轉軸30的旋轉方向；超速檢測傳感器，用於檢測上述自動扶梯旋轉軸30的轉速；緊急停止安全制動器40，用機械力阻斷上述自動扶梯旋轉軸30的旋轉；控制部，根據上述逆旋轉檢測傳感器和超速檢測傳感器的信號判斷是否發生異常，來對上述緊急停止安全制動器40進行控制，上述高負荷用自動扶梯的盤液壓卡鉗式緊急停止安全制動器控制裝置的特徵在於，上述緊急停止安全制動器40包括：制動器盤41，追加設置於上述自動扶梯旋轉軸30；液壓卡鉗42，從上述制動器盤41的兩側同時對制動器盤41施加壓力來限制上述制動器盤41的旋轉，藉助上述控制部的信號運行，上述緊急停止安全制動器40以能夠對上述自動扶梯旋轉軸30的中央部分進行制動的方式與上述自動扶梯旋轉軸30的中央部分對應設置。
如上所述的引用發明存在如下問題，若在驅動鏈條斷裂的情況下藉助液壓卡鉗式緊急停止安全制動器對高速下降的自動扶梯強力迅速制動，則因站在自動扶梯的梯級上的搭乘人員受到慣性而將引起嚴重的安全事故。
技術實現要素：
技術問題
本發明的目的在於，為了解決如上所述的問題而提供如下的自動扶梯用低速制動裝置，即，若在自動扶梯運行的過程中需要使梯級停止移動，則以不使站在梯級上的搭乘人員摔倒的方式緩慢地進行減速，從而可防止因緊急制動而引起搭乘人員受傷。
解決問題的方案
為了實現上述目的，本發明提供一種自動扶梯用低速制動裝置，其中，與梯級鏈條嚙合的梯級鏈輪和驅動鏈輪分別設置於驅動軸的兩側，夾在驅動馬達的旋轉軸的驅動鏈條使上述驅動鏈輪轉動，由此使梯級驅動，上述自動扶梯用低速驅動裝置包括：制動鏈輪，設置於上述驅動軸；從動鏈輪，以與上述制動鏈輪相聯動的方式藉助制動鏈條與上述制動鏈輪相連接；電子離合器，用於限制上述從動鏈輪及變速齒輪的連接；制動馬達，藉助上述變速齒輪使中心軸進行旋轉；多個開關單元，與作為上述制動馬達的定子的多個線圈相連接；以及控制器，用於向所選擇的開關單元供給工作脈衝。
發明的效果
如上所述，本發明具有如下效果，由於可藉助從控制器供給的工作脈衝調節單位時間內在開關元件流動的電流量，因而通過調節在作為制動馬達的定子的固定線圈流動的電流量，來控制形成於固定線圈的磁極對作為轉子的永久磁鐵的旋轉進行抑制的時間，由此，根據從控制器供給的工作脈衝，以緩慢的速度抑制制動鏈輪的旋轉及固定於上述制動鏈輪的中心的驅動軸的旋轉並使鏈輪及驅動軸停止，因而可使站在梯級上的搭乘人員安全地停止，從而可保護人身安全。
不僅如此，如上所述的本發明具有如下效果，可僅通過修改裝載於控制器的程序來調節工作脈衝的佔空比，由此以與自動扶梯的搭乘人數、梯級的重量等規模相對應的方式設定最佳停止所需時間，因此可使自動扶梯安全、迅速停止，在制動運行過程中，沒有引起噪音的因素，因此可安靜地運行自動扶梯。
附圖說明
圖1為示出以往的高負荷用自動扶梯的盤液壓卡鉗式緊急停止安全制動器控制裝置的立體圖。
圖2為示出採用本發明的自動扶梯的主要部分的示意圖。
圖3為示出本發明的自動扶梯用低速制動裝置的簡要結構的簡圖。
圖4為藉助本發明的控制器輸出的輸出脈衝的波形圖。
圖5為示出可適用於本發明的電子離合器及變速齒輪的示意圖。
圖6為示出圖5的運行狀態的示意圖。
圖7及圖8為示出結合可適用於本發明的開關單元的結構的電路圖。
附圖標記的說明
100：梯級鏈輪 101：驅動軸 102：驅動鏈輪
103：驅動鏈條 104：驅動馬達 105：制動鏈輪
106：制動鏈條 200：變速齒輪 202：大齒輪
201：從動鏈輪 203：小齒輪 300：電子離合器
301：離合器線圈 302：旋轉軸 303：花鍵
304：凸臺 305：復位彈簧 307：縫隙
308：磁化板 400：制動馬達 401：中心軸
402：轉子 403：固定線圈 500：控制器
501：絕緣柵雙極電晶體(Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT)
502：相位角檢測傳感器
具體實施方式
本發明提供如下的自動扶梯用低速制動裝置，與梯級鏈條嚙合的梯級鏈輪和驅動鏈輪設置於驅動軸，夾在驅動馬達的旋轉軸的驅動鏈條使上述驅動鏈輪轉動，由此使梯級驅動，上述自動扶梯用低速驅動裝置包括：制動鏈輪，設置於上述驅動軸；從動鏈輪，以與上述制動鏈輪相聯動的方式藉助制動鏈條與上述制動鏈輪相連接；電子離合器，用於限制上述從動鏈輪及變速齒輪的連接；制動馬達，藉助上述變速齒輪使中心軸進行旋轉；多個開關單元，與作為上述制動馬達的定子的多個線圈相連接；以及控制器，用於向所選擇的開關單元供給工作脈衝。
參照附圖，詳細說明本發明的實施例，以便本發明所屬技術領域的普通技術人員容易實施本發明。
圖2示出採用本發明的自動扶梯用低速制動裝置的自動扶梯的整體結構，圖3簡要示出進行制動時的結構要素的動力傳遞順序。
如上所述，在本發明中，與設置於搭乘人員所搭乘的未圖示的梯級的下方的梯級鏈條嚙合的兩個梯級鏈輪100和驅動鏈輪102分別固定於驅動軸101的兩側。
並且，夾在驅動馬達104的旋轉軸的驅動鏈條103使上述驅動鏈輪102轉動，由此，通過使固定於相同軸的梯級鏈輪100進行旋轉來使梯級驅動，並使追加設置於上述驅動軸101的制動鏈輪105一同旋轉。並且，本發明包括：從動鏈輪201，以與上述制動鏈輪105相聯動的方式藉助制動鏈條106與制動鏈輪105相連接；電子離合器300，用於限制與上述從動鏈輪201及變速齒輪200的連接；制動馬達400，藉助上述變速齒輪200旋轉；多個開關單元，與作為上述制動馬達400的定子的多個線圈相連接；以及控制器500，向所選擇的開關單元供給工作脈衝，從而使上述制動馬達400的轉子402所承受的旋轉負荷以緩慢的速度增加。
如上所述，在本發明中，在自動扶梯正常運行的狀態下，藉助控制器500不使電子離合器300運行，因此，如放大的圖2的「A」部分所示，固定於驅動軸101的制動鏈輪105及藉助制動鏈條106旋轉的旋轉軸302藉助復位彈簧305的彈力向圖中的左側移動，由此，如圖5所示，花鍵303留在大齒輪202的凸臺304的外部，因此處於不使旋轉軸302的旋轉力向大齒輪202傳遞的狀態。因此，電子離合器300處於運行之前的狀態，因此旋轉軸302從變速齒輪200及制動馬達400的中心軸401分離，從而，驅動軸101以不受到任何制動的狀態進行旋轉。在此狀態下，驅動鏈條103藉助驅動馬達104的動力進行旋轉，隨著驅動鏈條103使驅動鏈輪102進行旋轉，驅動軸101進行旋轉，一同固定於驅動軸101的梯級鏈輪100在進行旋轉的過程中，使未圖示的梯級鏈條進行旋轉，隨之，梯級及扶手以穩定的速度沿著驅動馬達104的旋轉方向移動，站在梯級上的搭乘人員可安全、方便地向上層或下層移動。
在如上所述的正常運行狀態下，當發生驅動鏈條103斷裂或檢測到卡住等突發事態時，如圖6所示，控制器500使電子離合器300運行，來使旋轉軸302向圖中的右側移動，由此，旋轉軸302的花鍵303與形成於大齒輪202的凸臺304內部的縫隙307相結合，並使藉助固定於驅動軸101的制動鏈輪105及制動鏈條106傳遞的旋轉力通過電子離合器300將狀態轉換成與變速齒輪200及制動馬達400的中心軸401相聯動。
與此同時，控制器500為了停止馬達的運行而使得用於制動的輸出脈衝發生，如圖4所示，如上所述的輸出脈衝以使作為「開啟(ON)」時間(ton)和「關閉(OFF)」時間(toff)之比(Rate)的佔空比(Duty rate：)逐漸變大的方式輸出。
上述佔空比為通過微處理器體現的控制器500的輸出，可通過程序設定上述佔空比。
如上所述，如圖4所示，在制動初期，佔空比小，且使佔空比逐漸變大，從而，當完成制動時，維持輸出脈衝的等級高的狀態，這樣一來，則維持開啟開關單元的狀態，在制動馬達400的各個線圈流動最大的電流，因此形成最為強力的磁力，由此，達到作為轉子402的永久磁鐵難以旋轉的狀態。
在本發明中，為了體現開關，圖7和圖8示出使用適用於大電力控制的絕緣柵雙極電晶體501(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)的例，為了方便，以使用絕緣柵雙極電晶體501的例進行說明。
因此，在佔空比小的制動初期，電流藉助絕緣柵雙極電晶體501流動的時間短，因此，因制動馬達400的轉子402的旋轉而在周邊的線圈流動的電流量少，由此在作為定子的固定線圈403所產生的磁力微弱，因此，制動馬達400的轉子402所受到的制動力不大。在這種初期狀態下，若達到制動中期，則佔空比逐漸變大，因此，電流藉助絕緣柵雙極電晶體501流動的時間變長，因此，因制動馬達400的轉子402的旋轉而在周邊的固定線圈403流動的電流量增加，由此在作為定子的固定線圈403所產生的磁力變強，因此，制動馬達400的轉子402無法輕易旋轉，從而制動力變大。
如上所述，隨著時間的經過，若達到所設定的制動結束時間，則電流繼續藉助絕緣柵雙極電晶體501流動，因此，因制動馬達400的轉子402的旋轉而在周邊的線圈流動的電流量達到最大值，由此在作為定子的固定線圈403所產生的磁力最大，因此，制動馬達400的轉子402停止旋轉，從而制動力到達最大值。因此，與制動馬達400的轉子402相連接的變速齒輪200、電子離合器300、制動鏈條106、制動鏈輪105及驅動軸101無法進行旋轉，由此，梯級鏈輪100也無法旋轉，因此藉助上述梯級鏈輪100進行旋轉的梯級鏈條和梯級將停止。
並且，在本發明中，為了方便，將使用絕緣柵雙極電晶體501的例作為大電力開關單元的例來進行了說明，但是，即使使用大電力電晶體也無妨，也可使用三端雙向可控矽開關元件等多種開關元件。
並且，在本發明中，在向固定線圈403施加的感應起電力的方向隨著轉子402的旋轉方向反轉的情況下，為了能夠順暢地控制電流流動，以可控制PNP型絕緣柵雙極電晶體501和NPN型絕緣柵雙極電晶體501的方式進行並聯，從控制器500向絕緣柵雙極電晶體501的柵極選擇性地施加高等級輸出或低等級的輸出。
如上所述，在本發明中，向制動馬達400施加用於制動的輸出脈衝，在經過設定時間之後，達到完全制動狀態，因此，梯級在沒有搭乘人員摔倒的情況下安全地以最佳的緩慢速度停止。
並且，在本發明中，電子離合器300通過從控制器500供給的輸出運行並傳遞制動力，在沒有從控制部500供給的輸出的情況下，電子離合器300與變速齒輪200分離，從而不會傳遞任何制動力，因此，驅動軸101正常運行，從而實施梯級的上升或下降。圖5示出可適用於如上所述的本發明的代表性的電子離合器300的結構變速齒輪200。
如上所述，在本發明中，與制動鏈輪105相連接並進行旋轉的制動鏈條106使從動鏈輪201進行旋轉，上述從動鏈輪201包括：電子離合器300，上述電子離合器300包括具有花鍵303的旋轉軸302、離合器線圈301以及縫隙307，上述縫隙307形成於構成變速齒輪200的大齒輪202的凸臺304；變速齒輪200，由大齒輪202及小齒輪203構成；以及制動馬達400的中心軸401，與小齒輪203相結合。
根據如上所述的實施例，在固定於藉助制動鏈條106轉動的從動鏈輪201的中心的旋轉軸302形成花鍵303，上述花鍵303藉助形成於變速齒輪200的大齒輪202凸臺304的縫隙307與從動鏈輪201相結合。
因此，在本發明中，若在電子離合器300的離合器線圈301流動藉助控制器500供給的電流，則離合器線圈301吸引旋轉軸302，如6的箭頭所示，使從動鏈輪201的旋轉軸302向圖中的左側移動。
最終，通過從動鏈輪201在與花鍵303相結合的大齒輪202的凸臺304所形成的縫隙307相結合，使藉助制動鏈條106旋轉的從動鏈輪201的旋轉力使從動鏈輪201的小齒輪203進行旋轉，由此通過使制動馬達400的中心軸401轉動來使轉子402開始旋轉，因此，在制動馬達400的固定線圈403產生感應起電力，上述感應起電力在固定線圈403流動的過程中使固定線圈403以與作為轉子402的永久磁鐵的極性相反的方式被磁化，致使轉子402被固定線圈403所吸引，從而使轉子402難以旋轉。
因此，藉助制動鏈條106供給的旋轉力經由從動鏈輪201及變速齒輪200的大齒輪202、小齒輪203來到達制動馬達400，固定於與小齒輪203的中心軸401相同的軸的轉子402很難藉助固定線圈403進行旋轉，由此，制動鏈條106難以旋轉，因此將處於制動鏈輪105及驅動軸101也被制動的狀態，最終，固定於與驅動軸101相同的軸的梯級鏈輪100的旋轉被制動，從而限制梯級的移動。
因此，搭乘人員所站著的梯級通過上述過程接收基於制動馬達400的制動力，尤其，在本發明中，通過控制在上述制動馬達400的固定線圈403流動的感應起電力，來使制動力在制動馬達的運行初期到運行結束為止的時間內緩慢增加，從而以不使站在梯級的搭乘人員摔倒的最佳速度停止。在如上所述的本發明中，圖5及圖6示出電子離合器300和變速齒輪200的例，但是除如上所述的結構之外，還可使用多種形態的電子離合器300及變速齒輪200。
並且，在本發明中示出了設置3組制動馬達400的線圈的例，上述控制器500使得以2個線圈為1組的3組線圈與1個絕緣柵雙極電晶體501相連接，並設置相位角檢測傳感器502，上述相位角檢測傳感器502通過檢測轉子402的角度，來以與轉子402的角度相對應的方式選擇性地控制連接在固定線圈403的兩端之間的絕緣柵雙極電晶體501。
並且，在本發明中，制動馬達400採用電制動方法，因此，隨著制動馬達400的減速，發電能力下降，由此，制動力有可能一同變弱，因此，根據需要，並用如引用發明的使用制動器卡鉗、制動器盤的公知的機械制動機構，從而可進一步謀求安全。
並且，在本發明中，從外部的電源VCC經由開關元件來向制動馬達400的固定線圈403供給運行電力，由此以向轉動方向的相反方向產生扭矩的方式由控制器500進行控制，從而使強力的制動力從制動初期到制動結束的時點為止發揮作用，在這種情況下，無需輔助性地使用上述機械制動機構，圖8示出上述實施例。
並且，在本發明中，使用制動鏈條106來向從動鏈輪201傳遞制動鏈輪105的旋轉力，但是，根據需要，還可使用正時皮帶等多種傳動機構。
並且，在本發明中，為了電子離合器300的順暢運行，可在旋轉軸302的一側設置磁化板308，由此，若離合器線圈301被磁化，則即刻使旋轉軸302向圖中的右側移動，從而可迅速產生制動力。
並且，在本發明中，從動鏈輪201藉助制動鏈條106進行旋轉，且這可使大齒輪202進行旋轉，因此，與小齒輪203嚙合的制動馬達400的中心軸快速旋轉，但是，扭矩以與轉速的增加相對應的方式減少，因此，通過小制動力也可對從動鏈輪201乃至驅動軸101進行強力制動。
如上所述，本發明並不局限於上述實施例，可在本發明所包含的主旨及概念內對本發明實施多種變化。