用於提升結構的制動系統和用於制動的方法與流程

2023-05-01 19:08:22

本文中的實施方案涉及制動系統，並且更具體地說，涉及在提升結構中輔助制動的制動系統，以及用於制動此類結構的方法。

提升系統，例如像電梯系統和起重機系統，通常包括提升結構(例如，電梯轎廂)、配重裝置和連接提升結構與配重裝置的受拉構件(例如，繩索、皮帶、線纜等等)。在此類系統操作期間，安全制動系統被配置來輔助在提升結構超過預定速度或加速度的情況下，相對於引導構件(諸如導軌)對提升結構進行制動。

先前對制動裝置進行致動的嘗試通常要求包括調速器、調速器繩索、受拉裝置和安全致動模塊的複雜機構。安全致動模塊包括用來致動安全裝置的提拉杆和連杆機構，也被稱作制動裝置。減少或消除此類複雜機構，同時提供對提升結構的可靠且穩定的制動，將被證明是有利的。

此外，制動系統通常運用在安全制動情況下可用的所有安全啟動模塊。因為提升結構安全裝置是根據提升結構安裝的最大速度和工作負載來設定的，所以安全裝置將根據規範要求在某一速度和電梯轎廂滿載的情況下執行其預期功能。在轎廂負載輕的情況下，減速可能更為突然，但仍在規範要求內。

發明簡述

根據一個實施方案，用於提升結構的制動系統包括被配置來引導提升結構的移動的導軌。還包括可操作地聯接到提升結構的多個制動構件，所述制動構件中的每個具有被配置來摩擦地接合導軌的制動表面，制動構件可在制動位置與非制動位置之間移動。還包括可操作地聯接到多個制動構件並且被配置來將制動構件從非制動位置致動到制動位置的多個電子制動構件執行機構。另外還包括可操作地聯接到提升結構的負載感測裝置，所述負載感測裝置被配置來檢測提升結構的重量，其中所述負載感測裝置與多個電子制動構件執行機構處於可操作通信中，其中所致動機構的數量取決於由負載感測裝置檢測到的提升結構的重量。

根據另一個實施方案，提供用於制動提升結構的方法。所述方法包括用負載感測裝置對提升結構進行稱重，所述負載感測裝置可操作地聯接到提升結構。所述方法還包括將檢測重量傳達到與多個電子制動構件執行機構處於可操作通信中的控制器，所述多個電子制動構件執行機構被配置來將制動構件從非制動位置致動到制動位置。所述方法還包括比較檢測重量與存儲在控制器的存儲器中的至少一個臨界重量。所述方法另外還包括基於提升結構的檢測重量和對檢測重量與至少一個臨界重量進行的比較，確定將要致動的多個電子制動構件執行機構的數量。

附圖簡述

在說明書結論處的權利要求書中具體地指出並清楚地要求保護被認為是本發明的主題。本發明的前述和其他特徵以及優點從以下結合附圖進行的詳細描述顯而易見，在附圖中：

圖1是根據第一實施方案的用於提升結構的制動系統的透視圖；

圖2是處於非制動位置中的圖1的制動系統的示意圖解；

圖3是處於制動位置中的圖1的制動系統的示意圖解；

圖4是圖1的制動系統的制動構件執行機構的前透視圖；

圖5是圖1的制動系統的制動構件執行機構的後透視圖；

圖6是圖1的制動系統的制動構件執行機構的制動執行器外殼的透視圖；

圖7是圖1的制動系統的制動構件執行機構的滑動件的透視圖；

圖8是圖1的制動系統的制動構件執行機構的容件的透視圖；

圖9是根據第二實施方案的用於提升結構的制動系統的透視圖；

圖10是圖9的制動系統的制動構件執行機構的前透視圖；

圖11是圖9的制動系統的制動構件執行機構的截面圖；

圖12是圖9的制動系統的制動構件執行機構的前視圖；

圖13是根據另一個實施方案的處於非制動位置中的制動系統的示意圖解；

圖14是處於制動位置中的圖13的制動系統的示意圖解；

圖15是圖13的制動系統的制動構件執行機構的永磁體部分的透視圖；

圖16是圖13的制動系統的制動構件執行機構的電磁部分的透視圖；

圖17是根據一個實施方案的圖13的制動構件執行機構的側視圖；

圖18是根據另一個實施方案的圖13的制動構件執行機構的側視圖；

圖19是處於對稱構型的圖13的制動構件執行機構的側視圖；以及

圖20是用於本文中所描述制動系統的負載感測裝置的示意圖解。

發明詳述

參考圖1至圖3，示出制動構件組件10和制動構件執行機構12的實施方案。本文中描述的實施方案涉及整個制動系統，所述制動系統可操作來輔助相對於引導構件對提升結構(未示出)進行制動(例如，減慢或停止移動)，如以下將詳細描述。制動構件組件10和制動構件執行機構12可以與各種類型的提升結構和各種類型的引導構件一起使用，並且提升結構和引導構件的構型和相對取向可改變。在一個實施方案中，提升結構包括可在電梯轎廂通道內移動的電梯轎廂。

參考圖2和圖3，且繼續參考圖1，在本文中稱作導軌14的引導構件連接到電梯轎廂通道的側壁，並且被配置來引導提升結構。導軌14可由許多種合適的材料形成，所述材料通常是耐用金屬，例如像鋼。無論選擇哪種具體材料，在一些實施方案中，導軌14是鐵磁材料。可替代地，在一些實施方案中，導軌14由將在以下詳細描述的促進與制動執行器摩擦接合的替代材料(諸如鋁)形成。

制動構件組件10包括安裝結構16和制動構件18。制動構件18是適合於與導軌14重複制動接合的制動片或類似結構。安裝結構16連接到提升結構，並且以將制動構件18設置在導軌14附近的方式，制動構件18被定位在安裝結構16上。制動構件18包括可操作來摩擦地接合導軌14的接觸表面20。如圖2和圖3所示，制動構件組件10可在非制動位置(圖2)與制動位置(圖3)之間移動。非制動位置是在提升結構正常操作期間制動構件組件10被設置在的位置。具體地說，當制動構件組件10處於非制動位置中時，制動構件18不與導軌14接觸，並且因此不摩擦地接合導軌14。以允許制動構件組件10相對於外部部件68平移的方式，制動構件組件10由安裝結構16構成。在制動構件組件10(並且更具體地說，制動構件18)平移之後，制動構件18與導軌14處於接觸中，由此摩擦地接合導軌14。安裝結構16包括錐形壁22，並且制動構件組件10形成為楔狀構型，在從非制動位置移動到制動位置期間，所述楔狀構型驅使制動構件18與導軌14接觸。在制動位置中，制動構件18的接觸表面20與導軌14之間的摩擦力足以停止提升結構相對於導軌14的移動。儘管本文中示出並且描述單個制動構件，但是將理解，可包括多於一個的制動構件。例如，第二制動構件可定位在導軌14的與制動構件18那一側相對的一側上，從而這兩個制動構件聯合工作以實現對提升結構的制動。

現在參考圖4至圖8，更詳細地示出制動構件執行機構12的示例性實施方案。制動構件執行機構12選擇性地可操作來致動制動構件18從非制動位置到制動位置的移動。

制動構件執行機構12由以層疊方式設置在彼此內的多個部件構成，某些保持部件能夠在其他部件內滑動。容件24是容納若干個部件的外部構件，如以下將詳細描述。容件24形成為大致矩形的截面，並且可操作地直接或間接聯接到制動構件組件10。可操作的聯接通常由機械緊固件完成，但是可涵蓋其他合適的聯接方法。

滑動件26裝配在容件24內，所述滑動件26保持在容件24內，但是相對於容件24以滑動方式設置。滑動件26形成為大致矩形的截面。滑動件26包括從滑動件26的第一側30延伸的第一突起28和從滑動件26的第二側34延伸的第二突起32。突起28、32彼此相對設置，以相對於滑動件26的主體在相反的方向上延伸。突起28、32各自至少部分地設置在由容件限定的相應槽縫內。具體地說，第一突起28至少部分地限定在由容件24的第一壁38限定的第一槽縫36內並且被配置來在第一槽縫36內滑動，並且第二突起32至少部分地限定在由容件24的第二壁42限定的第二槽縫40內並且被配置來在第二槽縫40內滑動。相應軸襯44裝配在突起28、32中的每個上。突起28、32和槽縫36、40在相反的壁上，並且在滑動件26在容件24內滑動移動期間提供對滑動件26的對稱引導。對滑動件的對稱引導，與軸襯44相結合，提供了穩定的運動和與滑動件26和容件24的相對移動相關聯的最小化內摩擦。

制動執行器外殼46設置在滑動件26內，所述制動執行器外殼46形成為大致矩形的截面幾何形狀，如同其他層疊部件(即，容件24和滑動件26)的情況一樣。制動執行器外殼46被配置來以滑動方式相對於滑動件26移動。制動執行器外殼46在滑動件26內的滑動移動可至少部分地由一個或多個引導構件48引導，所述一個或多個引導構件48的形式是從制動執行器外殼46的外表面50延伸的突起。滑動件26包括在滑動件26的內表面內形成的對應的引導軌道52。制動執行器外殼46的尺寸被設定以裝配在滑動件26內，但是將理解，在制動執行器外殼46與滑動件26之間可存在預定間隙，以在相對移動期間在部件之間形成很小程度的「遊隙」。

制動執行器54設置在制動執行器外殼46內，並且如同制動構件執行機構12的其他部件一樣，制動執行器54形成為大致矩形的截面幾何形狀。在一些實施方案中，制動執行器54由鐵磁材料形成，而其他實施方案包括僅促進摩擦接合的非磁性材料。制動執行器54的接觸表面56包括覆蓋接觸表面56的全部或一部分的紋理部分。紋理部分指包括具有表面粗糙度的不光滑表面的表麵條件。例如，在僅依靠摩擦接合的非磁性實施方案中，紋理部分可包括針對鋼來說大於約0.6的摩擦係數。制動執行器54的接觸表面56被限定為制動執行器54的通過制動執行器外殼46的一個或多個開口58暴露出來的那部分。

在操作中，電子傳感器和/或控制系統300(圖20)被配置來監測提升結構的各種參數和條件，並且比較監測參數和條件與至少一個預定條件。在一個實施方案中，預定條件包括提升結構的速度和/或加速度。在監測條件超過預定條件的情況下(例如，超速、加速過度等)，制動執行器54被致動來促進位動執行器54與導軌14的磁性接合。各種觸發機構或部件可用來致動制動構件執行機構12，並且更具體地說，致動制動執行器54。在示出的實施方案中，兩個彈簧60定位在容件24內，並且被配置來對制動執行器外殼46施加力，以在閂鎖構件62被觸發時引發對制動執行器54的致動。儘管以上參考並且示出兩個彈簧，但是將理解，可使用單個彈簧或多於兩個彈簧。無論彈簧數量，總彈簧力僅足以克服施加在制動執行器外殼46上且因此施加在制動執行器54上的相反的保持力。保持力包括摩擦和閂鎖構件62，所述閂鎖構件62可操作地聯接到滑動件26並且被配置來接合處於保持位置中的制動執行器外殼46。

在制動執行器54朝嚮導軌14推進時，制動執行器54與導軌14之間的磁吸引力或者制動執行器54與非磁性導軌14之間的摩擦力提供法向力分量，所述法向力分量包括在制動執行器54與導軌14之間的摩擦力中。如以上描述，在制動執行器外殼46與滑動件26之間可存在微小間隙。此外，在滑動件26與容件24之間可存在微小間隙。在這兩種情況下，容件24和/或滑動件26的側壁可成錐形以沿著滑動件26和/或制動執行器外殼46的行進範圍的長度來限定不均勻的間隙。如以上所述，部件之間某種程度的遊隙提供了在制動執行器54接合導軌14時自動對齊的好處。具體地說，通過確保制動執行器54的整個接觸表面56與導軌14處於齊平接觸中，法向力且因此摩擦力被最大化。還通過接觸表面56的上述紋理性質來增強所述接合。具體地說，利用與導軌14的表麵條件相關的小偏差，實現了增強的摩擦係數。這樣，不管導軌14的表面是浸油還是乾燥的，期望的摩擦係數都存在。

在制動執行器54的接觸表面56與導軌14之間發生磁性或摩擦接合時，摩擦力致使整個制動構件執行機構12在外部部件68(諸如，引導塊和/或蓋罩(圖2和3))內相對於槽縫64向上移動。制動構件執行機構12的相對移動致動制動構件組件10的類似相對移動。制動構件組件10的相對移動迫使制動構件18的接觸表面20與導軌14摩擦接合，由此移動到制動位置並且使提升結構減慢或停止，如以上詳細描述。

現在參考圖9至圖12，示出了根據另一個實施方案的制動構件執行機構100。制動構件執行機構100被配置來致動制動構件組件10從非制動位置到制動位置的移動。上文已經詳細描述了制動構件組件10的結構和功能，所述制動構件組件10包括制動構件18，所述制動構件18包括在制動位置中摩擦地接合導軌14的接觸表面20。示出的實施方案提供了用於致動對提升結構的制動的替代結構。如同以上描述的實施方案一樣，可包括兩個或更多個制動組件(例如，具有接觸表面的制動構件)，以及兩個或更多個制動構件執行機構，以實現對提升結構的制動。

如所示，單個部件形成制動構件組件10和制動構件執行機構100這兩者的主體102，所述單個部件的構造可以是楔狀。制動構件執行機構100包括容件104。在一個實施方案中，容件104是由主體102限定、因此在主體102中一體式形成的腔。在另一個實施方案中，容件104是裝配在主體102內的插入件。在示出的實施方案中，容件104形成為大致圓形的截面幾何形狀，然而將理解，替代的幾何形狀可以是合適的。

滑動件106裝配在容件104內，所述滑動件106保持在容件104內，但是相對於容件104以滑動方式設置。滑動件106形成為大致圓形的截面，但是如同容件104的情況一樣，涵蓋替代的合適幾何形狀。滑動件106包括從滑動件106的外表面110延伸的至少一個突起108。突起108至少部分地設置在由容件104限定的槽縫112內並且延伸穿過主體102。具體地說，突起108被配置來在槽縫112內滑動。

制動執行器外殼114設置在滑動件106內，所述制動執行器外殼114形成為大致圓形的截面幾何形狀，如同其他層疊部件(即，容件104和滑動件106)的情況一樣，但是涵蓋替代的合適幾何形狀。制動執行器外殼114被配置來以滑動方式相對於滑動件106移動。

制動執行器116靠近制動執行器外殼114的端部118定位。制動執行器116包括由鐵磁材料形成的至少一個制動片120，和一個或多個磁體122。如同本文中描述的所有實施方案一樣，可依靠摩擦接合，如以上所討論的。在一個實施方案中，至少一個磁體122是半環形磁體。術語半環形磁體不限於精確的半圓形。相反，任何環形段可形成磁體122的部分。設置在磁體122外端上的至少一個制動片120是金屬材料，其被配置來形成制動執行器116的接觸表面124。接觸表面124被配置來接合導軌14，並且實現摩擦力來將制動構件組件10從非制動位置致動到制動位置。可包括緩衝器126以減少與制動片120與導軌14之間的初次接觸相關聯的衝擊力，這在制動片金屬材料是脆性材料的情況下尤其有利。

如以上關於替代實施方案所詳細描述的，電子傳感器和/或控制系統300(圖20)被配置來監測提升結構的各種參數和條件，並且比較監測參數和條件與至少一個預定條件。響應於檢測到提升結構超過預定條件，觸發機構或部件推進位動執行器116來與導軌14磁性接合。在一個實施方案中，單彈簧或雙彈簧130布置被運用並且定位在容件104內，並且被配置來對制動執行器外殼114和/或滑動件106施加力，以引發對制動構件執行機構100的致動。

上文已經詳細描述了制動執行器116與導軌14的磁性接合，以及制動構件組件10從非制動位置到制動位置的致動，因此為了簡潔起見不再贅述。

現在參考圖13和圖14，示出了根據另一個實施方案的制動構件執行機構200。制動構件執行機構200被配置來致動制動構件組件10從非制動位置(圖13)到制動位置(圖14)的移動。上文已經詳細描述了制動構件組件10的結構和功能，所述制動構件組件10包括制動構件18，所述制動構件18包括在制動位置中摩擦地接合導軌14的接觸表面20。示出的實施方案提供了用於致動對提升結構的制動的替代結構。

制動構件執行機構200包括兩個主要部件。永磁體部分202(圖15)包括設置在至少一個制動執行器外殼(諸如內部外殼204和外部外殼206)內的制動執行器54，最外部外殼可操作地聯接到制動構件組件10。制動執行器54由鐵磁材料形成，並且包括具有紋理部分的接觸表面56，所述紋理部分覆蓋接觸表面56的全部或一部分。

如以上關於替代實施方案所詳細描述的，電子傳感器和/或控制系統300(圖20)被配置來監測提升結構的各種參數和條件，並且比較監測參數和條件與至少一個預定條件。在一個實施方案中，預定條件包括提升結構的速度和/或加速度。在監測條件超過預定條件的情況下(例如，超速、加速過度等)，制動執行器54被致動來促進位動執行器54與導軌14的磁性接合。利用制動構件執行機構200的電磁部分208(圖16)，實現對永磁體部分202且因此對制動執行器54的致動。電磁部分208由繞有線圈212的芯210形成，所述線圈212響應於來自電子安全致動控制系統300(圖20)的命令而通電。在達到通電條件時，線圈212朝嚮導軌14推進位動執行器54。通過由鐵磁材料(諸如鋼)形成的芯210的相反磁力和制動執行器54來實現所述推進。芯210和線圈212設置在電磁部件外殼214內，所述電磁部件外殼214附接到以上描述的外部部件68。

參考圖17和圖18，制動構件執行機構200的整體幾何形狀可改變。圖17表示在永磁體部分202與電磁部分208之間具有相對平面界面的實施方案。如圖18所示，電磁部分208可部分地圍繞永磁體部分208。這種圍繞的幾何形狀增加了垂直於導軌14的推力分量，從而要求更少的磁力，這允許更小的電磁部件。

參考圖19，如同以上描述的所有實施方案一樣，制動構件執行機構200可被配置為對稱組件，其中制動構件執行機構位於導軌14的相反側上，或者制動構件執行機構200被配置為僅接合導軌14的單個側的非對稱組件。

如以上關於替代實施方案所詳細描述的，電子傳感器和/或控制系統300(圖20)被配置來監測提升結構的各種參數和條件，並且比較監測參數和條件與至少一個預定條件。在一個實施方案中，預定條件包括提升結構的速度和/或加速度。在監測條件超過預定條件的情況下(例如，超速、加速過度等)，制動執行器54被致動來促進位動執行器54與導軌14的磁性接合。利用制動構件執行機構200的電磁部分208，實現對永磁體部分202且因此對制動執行器54的致動。電磁部分208由繞有線圈的鋼芯形成。

現在參考圖20，大體示出了以上所述的控制系統300和相關聯的部件。控制系統300與以上描述的電子制動構件執行機構和一個或多個電子傳感器中的任一個處於可操作通信中，所述一個或多個電子傳感器被配置來監測提升結構的各種參數和條件並且比較監測參數和條件與至少一個預定條件。儘管在示出的實施方案中電子制動構件執行機構標有與圖1的實施方案相對應的數字12，但是將理解，描繪的控制系統和本文中描述的相關聯傳感器可用於本文中描述的實施方案中的任一個。

與控制系統300處於通信中的電子傳感器中的一個是負載感測裝置302。負載感測裝置302可操作地聯接到提升結構304。負載感測裝置302包括被配置來在任何給定時間檢測提升結構的重量的任何合適裝置。此類裝置的實例包括連續可變開關和多級開關。如可以理解的，涵蓋合適的替代實施方案。無論裝置的具體構型，負載感測裝置302檢測提升結構的重量、包括提升結構中任何貨物的重量，並且將檢測到的重量發送到控制系統300的控制器304。

控制系統300包括與控制器304直接或間接相關聯的存儲器，所述存儲器被配置來存儲並且處理數據。控制系統300的存儲器包括存儲在其中的至少一個臨界重量，但通常是多個臨界重量。在由負載感測裝置302檢測的重量被傳達到控制系統300時，對輸入重量與存儲在存儲器中的臨界重量進行比較。在超速或加速過度條件的情況下，檢測重量確定有多少個以上描述的制動構件執行機構12、100、200被致動來實現對提升結構的制動。因此，致動的機構的數量取決於由負載感測裝置電子檢測的提升結構的重量。為了促進這種重量敏感制動，將空電梯轎廂的已知最小重量存儲在控制系統300的存儲器中，並且臨界重量也存儲在所述存儲器中。臨界重量是與已知最小重量相關的比例因子，諸如超出已知最小重量25％、50％等。以上所述的百分比僅是示例性的，並且可以理解，可將任何預定的臨界重量存儲在控制系統300中以取決於具體應用來實現期望的結果。

有利地，通過以取決於檢測重量的方式選擇性地致動一定數量的機構，優化制動力且因此優化其中的乘員感受到的減速。此類實施方案減小了高於在安全制動情況下自動運用所有執行器機構的制動系統中存在的必要減速率的可能性。

將理解，存在的制動執行器機構的數量將取決於具體應用而改變。在一個實施方案中，存在至少四個制動執行器機構。控制系統300可包括任何數量的控制器，所述控制器被配置來確定將要致動的執行器機構的數量。這樣，執行器機構可共同由單個控制器控制，或者執行器機構中的每個可由一定數量的控制器單獨地且獨立地控制，所述控制器的數量與執行器機構的數量相對應。具體地說，在一些實施方案中，控制器的數量等於執行器機構的數量。其他實施方案可包括不同的控制器組合布置，諸如，電子制動構件執行機構的數量是控制器數量的兩倍的情況。換句話說，每個控制器控制一對執行機構。

雖然僅結合有限數量的實施方案對本發明進行了詳細描述，但應易於理解，本發明不限於此類公開的實施方案。相反，可對本發明進行修改，以併入以上未描述、但與本發明精神和範圍相稱的任何數量的變化、改變、替代或等效布置。另外，雖然已描述了本發明的各種實施方案，但應理解，本發明的方面可僅包括所述實施方案中的一些。因此，不應認為本發明受限於前面的描述，而是僅受限於所附的權利要求書的範圍。