雙向螺杆式電梯驅動機構的製作方法
2023-12-02 22:18:16
專利名稱：雙向螺杆式電梯驅動機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用於電梯，尤指一種雙向螺杆式電梯驅動機構。
背景技術：
二十一世紀高齡銀髮族遽增，而高齡銀髮族若無電梯設施代步是 非常辛苦的，因此電梯設施在老年人的居家生活中，現在以及將來更 是扮演相當助益的角色。
電梯的發展已有一百年以上的歷史，回顧百年來電梯的傳動機構 設計，歷年來主要包含有螺杆式、油壓式、鋼索式及線性馬達式等四 種設計。目前電梯最常見的驅動方式是以鋼索帶動廂體上下運動的鋼 索式電梯。
但是鋼索式電梯比較適用於大樓的載客載貨用，對於目前的個人 住宅用電梯，使用牽引機的鋼索式電梯並不是很合適，主要問題在於 牽引機需要承受相當高的扭矩，故牽引機通常需要較大功率的供電系 統， 一般的家庭用電力系統並無法負荷。
為降低電梯驅動系統所需要的馬力，目前也有使用螺杆驅動的電
梯被開發中，但仍存在著一些問題，茲說明如下
圖1為一種現有螺杆式電梯的正視圖(日本專利公報 JP-S64-81788號)，該螺杆式電梯的驅動機14帶動螺杆3A旋轉，而 螺杆旋轉帶動螺帽4A使電梯的廂體5A上下移動。
但是，在停電或馬達故障時，則因為失去動力，廂體可能掉落(無 剎車設計時)或是懸在半空中(有剎車設計時)，造成人員及設備的 傷亡，或者人員受困於電梯中。
圖2為另一種現有螺杆式電梯的立體圖(日本專利公報 JP-H08-26620號)，該螺杆式電梯在停電時解除剎車器，並使用一個 遠心力制動器7，使電梯的廂體緩慢下降而使廂體中的人員脫困。但 是，在停電時解除剎車器則因為缺乏可控制動力的驅動，下降移動的 速度不易控制，如果下降得太快則和墜落無異，而且因為缺乏可控制 動力的驅動，廂體並不易定位在正確的開門位置，而導致乘客不易自 行正常開門而離開電梯的廂體，常需要藉助外部技術人員的協助才能
離開電梯的廂體。況且，如果是馬達故障或卡死時，此習用設計將無 法產生作用，乘客仍將受困於半空中。
因此，上述習知技術所使用的螺杆驅動電梯設計，在停電或馬達 故障時則因為失去動力，廂體可能掉落或是懸在半空中，造成人員及 設備的傷亡，或者人員受困於電梯中，以及在停電時解除剎車器則因 為缺乏可控制動力的驅動，使電梯的廂體下降移動的速度不易控制等 兩大問題，這一直無法同時獲得解決，故習知螺杆驅動的電梯設計仍 然存在很多問題，有待改善。
發明內容
本發明的目的在於提供一種雙向螺杆式電梯驅動機構，其可以同 時解決停電或螺旋軸馬達故障時人員受困於電梯中，以及電梯下降移 動的速度不易控制等兩大問題。
為達成上述目的，本發明使用兩個馬達， 一個是螺旋軸馬達，另 一個是螺帽馬達，螺旋軸馬達連接到螺旋軸，用以驅動使螺旋軸旋轉， 令螺帽相對於螺旋軸旋轉而沿螺旋軸上下移動，並帶動電梯的廂體沿
軌道上下移動；螺帽馬達則設於連結座上，用以帶動螺帽轉動，使螺 帽相對於螺旋軸旋轉而沿螺旋軸上下移動，並帶動電梯的廂體沿軌道 上下移動。
上述螺旋軸馬達及螺帽馬達中， 一個為主要馬達，另一個為備份 馬達，在正常狀況下由主要馬達驅動，使廂體上升或下降運動；而當 停電或者主要馬達故障時，則由功率較小的備份馬達驅動，因為備份 馬達為異常情況才使用的馬達，故使用小功率的備份馬達驅動並藉由 廂體重力的輔助，^使電梯的廂體可以向下移動。
因此，當停電或主要馬達故障時，由備份馬達驅動，利用微小的 備用電源即可使電梯向下移動到下一樓層或是最低樓層的開門位置， 然後廂體中的乘客即可輕易地打開廂體門而離開電梯的廂體。
說明本發明的創作原理如下
一螺杆組(screw assemble )包含螺旋軸(screw shaft )及螺帽(nut), 為 一種應用二配合件間產生相對螺旋運動的原理而設計出的傳動組 件，當螺旋軸和螺帽間相對旋轉(rotate )時，螺旋軸和螺帽間會產 生相對的線性4立移(linear motion )。
因此不管是旋轉螺旋軸或是旋轉螺帽，都可以使螺旋軸和螺帽間 的相對線性位置產生改變，甚至於可以同時轉動螺旋軸和螺帽使螺旋 軸和螺帽間產生加乘的相對線性位移，而此時螺^^軸和螺帽間的"相 對線性位移量"則相對於螺旋軸和螺帽間的"相對旋轉量"來決定。
由於螺杆組的"相對旋轉量"和"相對線性位移量"成比率的特 性，本發明使用一主要馬達帶動螺旋軸或螺帽旋轉，而用以在正常狀 態下控制電梯廂體的升降；當停電或是主要馬達故障時，螺帽上仍承
受廂體及人員的向下重力及螺旋軸向上的推力，由於螺旋軸和螺帽間 的螺旋式配合，如果螺帽上不受一個使螺帽不向下旋轉的扭力時，螺 帽是會向下旋轉的，故在本發明設計使用一輔助馬達，並藉由廂體重 力的輔助使電梯的廂體可以向下移動。由於輔助馬達的功能只需使廂 體下降即可，不需要驅動電梯廂體上升，而使廂體下降時，由於有重 力的輔助，故輔助馬達的功率可以遠小於主要馬達。備^f分馬達的功率
可以小於200瓦即可，以利備份動力源的提供。
一般的滑動摩擦(sliding friction)式的螺杆組，由於螺旋軸和螺 帽間的摩擦阻力很大，故具有機械傳動效率較差的缺點。為了改善機 械傳動效率較差的缺點，可以使用滾珠螺杆組做為一種改良的螺杆 組。
綜上所述，本發明讓使用者在停電時可以輕鬆的回到下一樓層或 是最低樓層，並且打開電梯門而離開廂體。
圖1為一種現有螺杆式電梯的正視圖； 圖2為另一種現有螺杆式電梯的立體圖； 圖3為本發明實施例的示意圖； 圖4為圖3的A-A'剖4見圖。 主要組件符號說明 現有技術
14 驅動機3A螺杆4A螺帽
5A 電梯之廂體7遠心力制動器
本發明
1 螺旋軸2支架21螺旋軸支撐座
22 主動齒輪23軸承24軌道
31 從動齒輪3螺帽4連結座
5 廂體6螺旋軸馬達7螺帽馬達
具體實施例方式
如圖3所示，其為本發明實施例的示意圖，本發明以螺旋軸支撐 座21將螺旋軸1的上端鎖設於支架2的上方，而使螺旋軸1垂直懸 吊於支架2上；
該螺旋軸1的上端連接到一個螺旋軸馬達6,螺旋軸馬達6用以 驅動使螺旋軸1旋轉；而所述旋轉軸的螺杆為滾珠螺杆。
另該螺旋軸1上配合有一螺帽3,該螺帽3和螺旋軸1之間以螺
旋方式配合，當螺旋軸1旋轉而螺帽3不旋轉時，由於螺旋軸l和螺 帽3之間的相對螺旋運動而產生相對的線性運動；
一連結座4用以連結電梯的廂體5和螺帽3，使兩者間連動而不 產生線性位移，而當螺帽3上升時，廂體5跟隨螺帽3上升，而螺帽 3下降時，廂體6則跟隨螺帽3下降；該廂體6則用以乘栽人員或貨
cr卩,
在廂體5側面垂直設置有軌道24，軌道24用以導引廂體6的運 動方向，^f吏廂體6的運動方向沿上下方向垂直運動；
在連結座4上另設有一螺帽馬達7，該螺帽馬達7上固接一個主 動齒輪22，該主動齒輪22和螺帽3上的從動齒輪31連結，當螺帽 馬達7驅動主動齒輪22轉動時，可經由從動齒輪帶動螺帽3轉動；
一軸承23設置於螺帽3和連結座4間，使螺帽3和連結座4之 間容易相互轉動。
當本發明的電梯處於正常使用情況下時，螺帽馬達7 —般保持不 旋轉的狀態，而使主動齒輪22、從動齒輪31及螺帽3維持不相對於 連結座4旋轉的狀態；
由於螺旋軸1和螺帽3之間螺旋配合的特性，當螺旋軸1旋轉而 螺帽3不旋轉時，螺旋軸1和螺帽3之間將產生相對的線性運動，故 在螺帽馬達7 —般保持不旋轉的狀態下，控制使螺旋軸馬達6正反向 旋轉即可控制螺帽3連同電梯的廂體5沿軌道24相對於地面上下移 動。
當螺旋軸1相對於螺帽3旋轉時，螺旋軸1相對於螺帽3的線性 移動速度和螺旋的導程(螺旋每旋轉一圈所產生的線性位移)及螺旋 軸1相對於螺帽3的旋轉速度有關，為了控制電梯廂體5的上下移動 速度，需要設計合適的導程，並控制螺旋軸旋轉的速度。當螺旋軸l 旋轉以驅動廂體5上升時，螺旋軸馬達6除了必需提供一個克服摩擦 阻力的馬力以外，尚需提供廂體5足夠的能量以增加廂體5的重力位 能，故馬達需要較大的功率；
但是反過來，使廂體5向下移動時，廂體5的重力和摩擦阻力的 方向正好相反，重力正好可以克服摩擦阻力，而使螺旋軸馬達6驅動 螺旋軸1使廂體5下降並不需要太大的馬力。
對於一般的馬達，馬達正反轉的馬力並無明顯的差異，而為了使 廂體5上下移動的速度不要太慢，其使用的馬達馬力通常需要1HP 以上，而這麼大的馬力，當市電停電時，緊急的備份電源若要提供這 麼大的馬力，其備份電源必需很大，從而造成備份電源體積龐大，進 而設備昂貴。
本發明和螺帽馬達7是一個馬力遠小於螺旋軸馬達6的備份動力 源，為了使電梯正常使用狀況下，螺帽馬達7保持不旋轉的狀態，螺
帽馬達7使用減速馬達，使馬達的輸出轉速降低，並且當馬達不主動 驅動時，需要很大的扭力作用在馬達輸出端才會使馬達轉動。減速比
愈大則扭力愈大，螺帽馬達7愈容易保持在不旋轉的狀態。
為了保險的考量，有時也可以使用 一剎車減速馬達做為螺帽馬達7。
當螺旋軸馬達6因為故障而無法正常轉動，或者市電停電而使螺 旋軸馬達6沒有足夠的電能供應，而使螺旋軸馬達6不旋轉時， 一備 用電源被連接至螺帽馬達7，使螺帽馬達7驅動主動齒輪22旋轉， 並經由從動齒輪31帶動螺帽3相對於螺旋軸1旋轉且向下移動，由 於廂體5向下移動並不需要太多推力，故螺帽馬達7可以使用小馬力 (200瓦以下，相當於兩個100瓦燈炮的電力)的規格即可，而備用 電源因此可以是一個小型的蓄電池即可。因此，當廂體5異常停置於 兩個樓層之間，而使人員受困於電梯廂體中時，本發明使用備用電源 配合一小型的螺帽馬達7,即可驅動螺帽3向下旋轉，使廂體5降落 到下一樓層或是最低樓層的開門位置，然後廂體5中的乘客即可輕易 地打開廂體門而離開電梯的廂體5。
由於螺旋軸1和螺帽3間相對運動的特性，不管是螺旋軸1旋轉， 或是螺帽3旋轉都可以帶動廂體5上下移動，故也可以使用較大馬力 的馬達做為螺帽馬達7，而在正常使用下即以螺帽馬達7帶動廂體5 上下移動，這樣當停電或螺帽馬達7故障時，再以備用電源驅動較小 功率的螺旋軸馬達6旋轉，以使廂體5降落到下一樓層或是最低樓層 的開門位置。
圖4為圖3的A-A，剖視圖，圖中顯示，主動齒輪22和從動 齒輪31的關係當主動齒輪22旋轉時，將可帶動從帶齒輪31旋轉， 而從動齒輪31固接於螺帽3之上，故從動齒輪31旋轉將使螺帽3旋 轉，從而使螺帽3可相對於螺旋軸1旋轉，以控制螺帽3沿著螺旋軸 1上下運動。
綜上所述，由於使用兩個馬達， 一個是螺旋軸馬達，在正常使用 下由螺旋軸馬達帶動廂體上下運動；另一個是螺帽馬達，以驅動螺帽 相對於螺旋軸旋轉，而相對螺旋軸向下移動，並帶動電梯的廂體向下 移動；當廂體異常停置於兩個樓層之間，而使人員受困於電梯廂體中 時，本發明使用備用電源配合一小型的螺帽馬達，可驅動使螺帽向下 旋轉，從而令廂體降落到下一樓層或是最低樓層的開門位置，然後廂 體中的乘客即可輕易地打開廂體門而離開電梯的廂體，同時可藉由使 用備用電源配合一小型的螺帽馬達，使電梯向下移動的速度可被控 制，廂體容易定位到開門位置。透過本案創新的雙向螺杆式電梯驅動 機構，可以同時解決停電或螺旋軸馬達故障時，避免造成人員受困於 電梯中，以及電梯下降移動的速度不易控制的兩大問題。
權利要求
1、一種雙向螺杆式電梯驅動機構，其特徵在於它包含一支架；一螺旋軸，垂直鎖設於前述支架上；一螺帽，螺設於前述螺旋軸上；一用以乘載人員或貨品的廂體；一連結座，用以連結所述廂體和所述螺帽，使兩者間連動；一用以導引前述廂體的運動方向沿上下方向垂直運動的軌道，其垂直設置在前述廂體側面；一螺旋軸馬達，連接到前述螺旋軸，用以驅動使螺旋軸旋轉，令前述螺帽相對於螺旋軸旋轉而沿螺旋軸上下移動，並帶動前述廂體沿前述軌道上下移動；及一螺帽馬達，設於連結座上，用以帶動前述螺帽轉動，使螺帽相對於螺旋軸旋轉而沿螺旋軸上下移動，並帶動前述廂體沿前述軌道上下移動。
2、 如權利要求1所述的雙向螺杆式電梯驅動機構，其特徵在於 所述螺旋軸馬達為主要馬達，其在正常狀況驅動廂體上下運動；且螺 帽馬達為備份馬達，功率小於主要馬達的功率，當主要馬達無法驅動 廂體上下運動時驅動廂體向下運動。
3、 如權利要求1所述的雙向螺杆式電梯驅動機構，其特徵在於 所述螺帽馬達為主要馬達，其在正常狀況驅動廂體上下運動；且螺旋 軸馬達為備份馬達，功率小於主要馬達的功率，當主要馬達無法驅動 廂體上下運動時驅動廂體向下運動。
4、 如權利要求2或3所述的雙向螺杆式電梯驅動機構，其特徵 在於其設有一提供備份馬達在停電時使用的備份動力源。
5、 如權利要求4所述的雙向螺杆式電梯驅動機構，其特徵在於 所述備份動力源為 一蓄電池。
6、 如權利要求l、 2或3所述的雙向螺杆式電梯驅動機構，其特 徵在於所述螺帽馬達為一減速馬達。
7、 如權利要求6所述的雙向螺杆式電梯驅動機構，其特徵在於 所述減速馬達為 一剎車減速馬達。
8 、如權利要求1、 2或3所述的雙向螺杆式電梯驅動機構，其 特徵在於所述螺帽和連結座間設置有一可令螺帽和連結座之間容易 相互轉動的軸岸義。
9、 如權利要求l、 2或3所述的雙向螺杆式電梯驅動機構，其 特徵在於所述旋轉軸的螺杆為滾珠螺杆。
10、 如權利要求4所述的雙向螺杆式電梯驅動機構，其特徵在於 所述備份馬達的功率小於200瓦。
全文摘要
本發明公開了一種雙向螺杆式電梯驅動機構，其使用兩個馬達，一螺旋軸馬達及一螺帽馬達，在正常使用下由螺旋軸馬達帶動廂體上下運動；而異常時由螺帽馬達帶動電梯的廂體向下移動。當停電或螺旋軸馬達故障時，由螺帽馬達驅動，利用微小的備用電源使電梯向下移動到下一樓層或是最低樓層的開門位置，然後廂體中的乘客即可輕易地打開廂體門而離開電梯廂體。本發明可同時解決停電或螺旋軸馬達故障時，避免造成人員受困於電梯中，以及電梯下降移動的速度不易控制的兩大問題狀態。
文檔編號B66B11/04GK101104493SQ20061010590
公開日2008年1月16日 申請日期2006年7月13日 優先權日2006年7月13日
發明者郭長信 申請人:上銀科技股份有限公司