專利名稱：電梯用電子式安全系統的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及電梯用電子式安全系統，具體涉及到包括有用于檢測電梯過加速與過速狀態的加速計的電梯安全系統。
先有技術當前的電梯設有許多制動裝置，這些制動裝置有的是用于電梯正常運行情況下，例如將電梯轎廂保持于在降落中的停止處；有的是用于緊急情況下，例如制止自由降落的電梯轎廂的運動。
提供有這樣一種制動裝置，用來減慢超過預定速率行駛的過速電梯轎廂。這類制動裝置通常采用調速裝置來觸發安全裝置操作。在這種電梯系統中，設有環繞到卷揚通道頂部處的調速器滑輪和卷揚通道底部處的張緊輪上的調速器纜。此調速器纜也接附到電梯轎廂上。當調速器纜超過電梯轎廂的預定速率時，此調速器便猛然抓住此調速器纜，牽引著與此轎廂連接的兩根桿。這兩個桿則牽引兩個楔形的安全裝置緊壓到載運電梯轎廂的導軌上，由此來制動和放慢電梯轎廂。
應用普通的離心調速器來觸發安全裝置存在著缺點。調速器纜是經常運動的，這種運動的幅度有時會大到足以使調速器纜脫離開它的滑輪而觸發安全系統。此外，調速器觸發安全裝置的響應時間取決于調速器旋轉質量的恒定時間、滑輪與張緊輪以及調速器纜長度。這樣將會延遲安全裝置的起動和增加安全裝置必需吸收的電梯轎廂的功能。最后，這種傳統的調速器觸發的安全裝置需用為數眾多的要求進行大量保養工作來保證正常運行的機械部件。
發明概述本發明典型實施例是針對用于電梯制動系統的控制器的。此控制器包括用于探測電車轎廂加速度同時產生加速度信號的加速計。過加速探測模塊將此加速度信號與加速度閥值比較。如果此過加速探測模塊探測出過加速狀態，第一開關裝置便中斷給螺線管供電以便起動制動組件。
上述制動組件包括可定位于第一位置和第二位置的制動系聯桿機構。由彈簧使此制動系聯桿機構偏移向此第二位置。螺線管對此制動系聯桿機構的一部分施加磁力，反抗此彈簧而將制動系聯桿機構保持于該第一位置。要是由控制器或通過停電中斷螺線管的電力供應，此螺旋管便松釋制動系聯桿機構來制動電梯。
本發明的電梯制動系統優于傳統的系統。應用電子控制器來探測過加速與快速狀態得以更快速地利用此制動系聯桿組件，這樣就能減少為此制動組件吸收的功能量。此制動組系統包含有故障自動防護設計，因而當此系統不論因何原因斷電時，都能起動制動組件停止電梯轎廂下降。
附圖簡述現在參看附圖，其中相同的部件標號相同。


圖1是包括有電子式安全制動系統的電梯轎廂的透視圖；圖2是控制器一部分的電路框圖。
圖3是控制器另一部分的電路框圖。
圖4是制動組件于非工作狀態下的側視圖。
圖5是此制動組件于激活狀態下的側視圖。
圖6是當電梯纜繩在下行中斷裂時加速度相對于時間以及速度相對于時間的曲線圖。
圖7是當電梯纜繩在上行中斷裂時加速度相對于時間以及速度相對于時間的曲線圖。
實施例的詳細說明圖1是包括有本發明的電子式制動系統的電梯轎廂10的透視圖。轎廂10按本項技術中周知的方式沿軌道12行駛，安裝于轎廂10上的控制器14探測過加速與過速狀態而起動制動組件16。圖2是控制器14一部分的電路框圖，此控制器14產生一功率形式的輸出信號給圖2與4所示的螺線管20。螺線管20如下面參考圖4與5所述是在制動組件16之中。螺線管20通過三個安全繼電器24、26與28由不中斷電源22供電。安全繼電器24、26與28通常是敞開式的，使得在電源故障時，此安全繼電器24、26與28將斷開而中斷給螺線管20供電，而起動制動組件16。要是任何一個安全繼電器24、26或28被起動(例如斷開)，到螺線管20的電流通路將斷路。正如下面參考圖4與5所說明的，斷開電源與螺線管20的聯系便會起制動組件16。現來討論用來起動安全繼電器24、26與28的條件。
由加速計50提供測出的加速度信號 (圖3)，并將其提供給過加速度探測模塊30。此測出的加速度信號根據的是 式中 電梯轎廂的加速度而 則是所有加速計誤差(例如分辨率誤差、靈敏度誤差與線性誤差)的總和。此測出的加速度信號提供給過加速探測模塊30，在此將測出的加速度的絕對值與加速度閥值比較。若此測出的加速度的絕對值超過加速度閥值，過加速探測模塊30便產生過加速信號，使安全繼電器24打開，中斷給螺線管20供電而起動制動組件16。
此測出的加速度信號 提供給積分模塊32，于此導出如下所示的計算速度信號 將式(1)代入式(2)得 式中 表示加速度誤差信號。
積分模塊32經設計成通過采用例如具有恒定時間的運算放大器積分器，使得 積分模塊32將計算出的轎廂速度提供給過速探測模塊34。過速探測模塊34將此計算出的轎廂速度與速度閥值比較。要是計算出的轎廂速度超過速度閥值，過速探測模塊34便產生一過速信號，使安全繼電器26打開而中斷給螺線管20供電。起動制動組件16。此過加速探測模塊30與過速探測模塊34經設計成在有乘客跳入轎廂內時不會起動制動組件。
圖3是控制器14另一部分的示意圖。加速計50如上所述產生被測加速度信號 。加速計50可以是市售的加速計，例如Euro Sensor 3021型，Sagem ASMI C30-HI或Analog Devices ADXL 50。為了確保此系統的運行，圖3的電路包括用于經常測定加速計50產生的信號是否準確的電路系統。為了經常地測試此加速計，內正弦信號發生器52產生的以r′表示的正弦信號由放大器54放大，提供給壓電激勵器56。加速計50因壓電激勵器56的振動而振動。這樣，加速計50的輸出則是被測加速度 與壓電振動產生的加速度信號r′的組合結果。加速計50的輸出與放大器54的輸出則提供給同步探測器58。同步探測器將加速計的 與由壓電振動產生的加速度信號r′分離。默認模塊60探測正弦信號r′在加速計輸出中的存在性，要是在加速計輸出信號中不存在此正弦信號，則電路的某些部分(例如加速計50)就未能正常地工作，而將起動信號發送給圖2中的安全繼電器28。起動安全繼電器28中斷對螺線管20的電力供應而起動制動組件16，此測出的加速度信號 提供給過加速探測模塊30與積分模塊32，如上面參考圖2所述。
圖4是制動組件16的側視圖。制動組件16包括致動器71與閘瓦70。閘瓦70類似于美國專利4538706中所述的安全閘，此專利中的內容已綜合于此供參考。致動器71包括螺線管20(如圖2所示)，此螺旋管在通電時便將磁力F加到旋轉的L形觸發器72上。觸發器72包括上述螺線管磁力加于其上的第一臂73和基本上垂直此第一臂73的第二臂75。來自螺線管20的力按反時針走向轉動觸發器72并迫使觸發器72壓合到制動爪74上。制動爪74可旋轉地安裝到銷76上同時具有與觸發器72上一唇件80接觸的第一端78和與桿86上一唇件84結合的第二端82。桿86由壓縮在安裝板90和桿86上的肩92之間的彈簧88偏動向上。桿86的遠端可旋轉地連接一分離桿94。分離桿94的一端位于傳統的閘瓦70之中且包括一壓輥96。分離桿94的另一端可旋轉地連接到銷100之上。此觸發器72、制動爪74、桿86與分離桿94構成了用于使壓輥96運動的制動系聯桿機構。應知也可采用其他機械互聯方式來形成此制動系聯桿機構，本發明并不限于圖4中的典型實施形式的。
可以用棒17(示明于圖1中)連接到此制動系聯桿機構(例如分離桿94)之上，以在螺線管20斷電時移動另一閘瓦70中的另一壓輥。因此，對于兩個閘瓦70只需一個致動器。開關98位于桿86之上，它可切斷給電梯升降機供電。在圖4所示狀態下，此升降機是通電的。螺線管20也正接受電力，因此通過觸發器72、制動爪74與桿86將彈簧88保持于受壓縮狀態下。
圖5示明在探測到過速狀態、過加速狀態或控制器故障時所述制動組件的狀況，如上所述，任何這種狀態都會起動螺線管24、26或28之一而中斷給螺線管20供電。這就允許觸發器72自由轉動而松釋開制動爪74。當制動爪74脫開觸發器72后，桿86就為壓縮彈簧88驅動向上。分離桿94便反時針走向轉動，迫使壓輥96向上進入閘瓦76，使壓輥96楔入軌道12而使電梯轎廂10停動。于此同時，桿86的端部便接觸開關98，中斷電梯升降機的電力供應。在導致制動組件起動的故障排除后，技術人員可通過壓縮彈簧88和使制動組件16恢復到圖4所示狀態而由手動來重新設定制動組件16。
如上所述，本發明在探測過加速事件或過速事件或控制器電路系統故障時，即起動制動組件。下面參看圖6與7來描述電梯纜繩斷裂時(即過加速事件)時制動系統的工作。
圖6示明電梯轎廂下行時，電梯轎廂的加速度與速度相對于時間的曲線圖。此電梯轎廂是以恒速V名義下行，加速度為0。于時間t1，電梯轎廂纜繩斷裂，使加速度頓變為-1G。這就使得此轎廂加速度的絕對值超過V名義，于是過加速模塊30發送一信號給安全繼電器24，中斷給螺線管20供電。如上所述，這就會起動制動組件16防止電梯轎廂16進一步下降。轎廂在制動系統起動后沿下行方向的速度近似V名義。由于電梯轎廂是下行，閘瓦70幾乎是瞬時咬合軌道12。
圖6還表明了由先有技術系統所執行的制動系統起動。如轎廂速度V轎廂相對于時間的曲線圖所表明，傳統的緊急制動系統除非到車速超過名義速度115％的閥值之前是探測不出纜繩斷裂的。正如圖6所示，傳統的系統除非到時刻t2，在此之前是不會探測出纜繩斷裂和起動緊急制動系統的。這樣，本發明則是能較早地或是超前地來起動緊急制動系統。較早地起動緊急制動系統就能減少為使電梯轎廂停動而需吸收的動能量。
圖7是電梯轎廂的加速度與速度在轎廂上行時相對于時間的曲線圖。電梯轎廂以恒速V名義上行，加速度為0。于時刻t1，電梯轎廂纜繩斷裂，導致加速度頓變為-1G。這就導致轎廂加速度的絕對值超過V名義，于是過加速探測模塊30便發送一信號給安全繼電器24，中斷給螺線管20供電。如上所述，這就會起動制動組件16防止電梯轎廂10下降。當此轎廂正上行時，制動組件的起動并不立即停止轎廂運動。閘瓦70如本項技術中習知的設計成約束下行方向中的運動。這樣，轎廂將因慣性繼續上行直至其速度為零或稍負(下行)。在此時刻，閘瓦70咬合軌道12防止轎廂下落。這樣，在閘瓦70咬合軌道12時就能讓轎廂以近似于零的速度下降。
圖7的速度V轎廂相對時間的曲線圖表明，在本發明中，轎廂于時刻t2以接近于零的速度停動。圖7還示明了由先有技術系統所執行的制動系統的起動。如轎廂速度V轎廂相對于時間的曲線圖表明，傳統的緊急制動系統除非到此轎廂速度超過名義速度的115％的閥值時是探測不出纜繩斷裂的。正如圖7所示，傳統的系統在直到時刻t2之前是不會探測出纜繩斷裂和起動緊急制動系統的。這樣，本發明則是能較早地或是超前地來起動緊急制動系統。較早地起動緊急制動系統就能減少乘客在電梯轎廂中經受到的減速影響。
與傳統的制動系統相比，本發明的制動系統提供了能較早起動的緊急制動系統。這就減少了乘客在緊急制動情形下必須經受的減速效應。本發明提供了可靠和易組裝的電梯安全系統。過加速與過速參數可用電子方法調節，使此系統能適用于各種電梯轎廂。
以上圖示和說明了最佳實施例，但在不背離本發明的精神與范圍的前提下是可以對此作出種種修改與變換的。因此應認識到本發明是以解釋的方式而非出于限制目的作了描述的。
權利要求
1.一種控制器，它給電梯制動系統中的制動組件提供輸出信號，此控制器包括加速計，它用來探測電梯轎廂的加速度和產生一加速度信號；過加速探測模塊，它將此加速度信號與加速度閥值比較和產生一過加速信號；第一開關裝置，它可響應上述過加速信號而中斷上述輸出信號。
2.如權利要求1所述的控制器，其中還包括積分模塊，它用于接收所述加速度信號而產生一速度信號；過速探測模塊，它用于將此速度信號與速度閥值比較和產生一過速度信號；第二開關裝置，用于響應所述過速信號來中斷該輸出信號。
3.如權利要求1所述的控制器，其中還包括信號發生器，它產生一正弦信號；壓電激勵器，它接收所述正弦信號，將振動傳遞給上述加速計；默認模塊，它接收來自加速計的輸出信號，同時響應上述正弦信號的存在而產生默認信號；第三開關裝置，它響應上述默認信號而中斷所述輸出信號。
4.如權利要求3所述的控制器，其中還包括放大器，它接收并放大上述正弦信號并將此放大的正弦信號提供給上述壓電激勵器。
5.如權利要求3所述的控制器，其中所述默認模塊包括同步探測器，它使所述正弦信號與該加速度信號分離。
6.如權利要求1所述的控制器，其中所述輸出信號是功率信號。
7.一種用于電梯制動系統的制動組件包括制動系聯桿機構，它可定位于第一位置和第二位置；彈簧，它使此制動系聯桿機構偏移到上述第二位置；螺線管，它對此制動系聯桿機構的一部分施加磁力以反抗所述彈簧，而將此制動系聯桿機構保持于上述第一位置。
8.如權利要求7的制動組件，其中還包括升降機開關，用于中斷給電梯升降機供電。
9.如權利要求8的制動組件，其中所述升降機開關在中斷給該螺線管供電時為上述制動系聯桿機構接觸。
10.如權利要求7所述的制動組件，其中所述制動系聯桿機構包括桿，它與所述彈簧接觸；觸發器，前述螺線管將磁力加到此觸發器上可旋轉的制動爪，它具有與所述觸發器接合的第一端和與上述桿結合的第二端，以用于防止當上述磁力加到所述觸發器時上述桿發生運動。
11.如權利要求10所述的制動組件，其中所述觸發器(72)是L形的，具有第一臂和基本上垂直此第一臂的第二臂；上述螺線管將力加到此第一臂上；上述第二臂包括與所述制動爪接觸的唇件。
12.如權利要求7所述的制動組件，還包括具有第二制動系聯桿機構的第二制動組件；將前述制動系聯桿機構與此第二制動系聯桿機構連接的棒。
13.如權利要求7所述的制動組件，其中所述制動系聯桿機構起動一安全制動件。
14.一種電梯制動系統，它包括控制器與割動組件，此控制器包括探測電梯轎廂加速度而產生加速度信號的加速計、使此加速度信號與加速閥值比較和產生過加速信號的過加速探測模塊、響應上述過加速信號而中斷所述輸出信號的第一開關裝置；而此制動組件包括可定位于第一位置和第二位置中的制動系聯桿機構、將此制動系聯桿機構偏移到第二位置的彈簧、接收所述輸出信號和施加磁力到上述制動系聯桿機構的一部分上以抵抗所述彈簧而將此制動系聯桿機構保持于所述第一位置的螺線管。
全文摘要
本發明一典型實施例是針對這樣的電梯制動系統,它包括有用于探測電梯轎廂加速度并產生加速度信號的加速計。由過加速探測模塊將此加速度信號與加速度閥值比較。若是此過加速探測模塊探測出過加速狀態,則第一開關裝置便中斷螺線管的電力供應以起動一制動組件。
文檔編號B66B5/18GK1331653SQ9981499
公開日2002年1月16日 申請日期1999年9月27日 優先權日1998年12月23日
發明者P·雷比拉德, V·萊拉德, G·西里古 申請人:奧蒂斯電梯公司