用于提升结构的制动系统和用于制动的方法与流程

本文中的实施方案涉及制动系统，并且更具体地说，涉及在提升结构中辅助制动的制动系统，以及用于制动此类结构的方法。

提升系统，例如像电梯系统和起重机系统，通常包括提升结构(例如，电梯轿厢)、配重装置和连接提升结构与配重装置的受拉构件(例如，绳索、皮带、线缆等等)。在此类系统操作期间，安全制动系统被配置来辅助在提升结构超过预定速度或加速度的情况下，相对于引导构件(诸如导轨)对提升结构进行制动。

先前对制动装置进行致动的尝试通常要求包括调速器、调速器绳索、受拉装置和安全致动模块的复杂机构。安全致动模块包括用来致动安全装置的提拉杆和连杆机构，也被称作制动装置。减少或消除此类复杂机构，同时提供对提升结构的可靠且稳定的制动，将被证明是有利的。

此外，制动系统通常运用在安全制动情况下可用的所有安全启动模块。因为提升结构安全装置是根据提升结构安装的最大速度和工作负载来设定的，所以安全装置将根据规范要求在某一速度和电梯轿厢满载的情况下执行其预期功能。在轿厢负载轻的情况下，减速可能更为突然，但仍在规范要求内。

发明简述

根据一个实施方案，用于提升结构的制动系统包括被配置来引导提升结构的移动的导轨。还包括可操作地联接到提升结构的多个制动构件，所述制动构件中的每个具有被配置来摩擦地接合导轨的制动表面，制动构件可在制动位置与非制动位置之间移动。还包括可操作地联接到多个制动构件并且被配置来将制动构件从非制动位置致动到制动位置的多个电子制动构件执行机构。另外还包括可操作地联接到提升结构的负载感测装置，所述负载感测装置被配置来检测提升结构的重量，其中所述负载感测装置与多个电子制动构件执行机构处于可操作通信中，其中所致动机构的数量取决于由负载感测装置检测到的提升结构的重量。

根据另一个实施方案，提供用于制动提升结构的方法。所述方法包括用负载感测装置对提升结构进行称重，所述负载感测装置可操作地联接到提升结构。所述方法还包括将检测重量传达到与多个电子制动构件执行机构处于可操作通信中的控制器，所述多个电子制动构件执行机构被配置来将制动构件从非制动位置致动到制动位置。所述方法还包括比较检测重量与存储在控制器的存储器中的至少一个临界重量。所述方法另外还包括基于提升结构的检测重量和对检测重量与至少一个临界重量进行的比较，确定将要致动的多个电子制动构件执行机构的数量。

附图简述

在说明书结论处的权利要求书中具体地指出并清楚地要求保护被认为是本发明的主题。本发明的前述和其他特征以及优点从以下结合附图进行的详细描述显而易见，在附图中：

图1是根据第一实施方案的用于提升结构的制动系统的透视图；

图2是处于非制动位置中的图1的制动系统的示意图解；

图3是处于制动位置中的图1的制动系统的示意图解；

图4是图1的制动系统的制动构件执行机构的前透视图；

图5是图1的制动系统的制动构件执行机构的后透视图；

图6是图1的制动系统的制动构件执行机构的制动执行器外壳的透视图；

图7是图1的制动系统的制动构件执行机构的滑动件的透视图；

图8是图1的制动系统的制动构件执行机构的容件的透视图；

图9是根据第二实施方案的用于提升结构的制动系统的透视图；

图10是图9的制动系统的制动构件执行机构的前透视图；

图11是图9的制动系统的制动构件执行机构的截面图；

图12是图9的制动系统的制动构件执行机构的前视图；

图13是根据另一个实施方案的处于非制动位置中的制动系统的示意图解；

图14是处于制动位置中的图13的制动系统的示意图解；

图15是图13的制动系统的制动构件执行机构的永磁体部分的透视图；

图16是图13的制动系统的制动构件执行机构的电磁部分的透视图；

图17是根据一个实施方案的图13的制动构件执行机构的侧视图；

图18是根据另一个实施方案的图13的制动构件执行机构的侧视图；

图19是处于对称构型的图13的制动构件执行机构的侧视图；以及

图20是用于本文中所描述制动系统的负载感测装置的示意图解。

发明详述

参考图1至图3，示出制动构件组件10和制动构件执行机构12的实施方案。本文中描述的实施方案涉及整个制动系统，所述制动系统可操作来辅助相对于引导构件对提升结构(未示出)进行制动(例如，减慢或停止移动)，如以下将详细描述。制动构件组件10和制动构件执行机构12可以与各种类型的提升结构和各种类型的引导构件一起使用，并且提升结构和引导构件的构型和相对取向可改变。在一个实施方案中，提升结构包括可在电梯轿厢通道内移动的电梯轿厢。

参考图2和图3，且继续参考图1，在本文中称作导轨14的引导构件连接到电梯轿厢通道的侧壁，并且被配置来引导提升结构。导轨14可由许多种合适的材料形成，所述材料通常是耐用金属，例如像钢。无论选择哪种具体材料，在一些实施方案中，导轨14是铁磁材料。可替代地，在一些实施方案中，导轨14由将在以下详细描述的促进与制动执行器摩擦接合的替代材料(诸如铝)形成。

制动构件组件10包括安装结构16和制动构件18。制动构件18是适合于与导轨14重复制动接合的制动片或类似结构。安装结构16连接到提升结构，并且以将制动构件18设置在导轨14附近的方式，制动构件18被定位在安装结构16上。制动构件18包括可操作来摩擦地接合导轨14的接触表面20。如图2和图3所示，制动构件组件10可在非制动位置(图2)与制动位置(图3)之间移动。非制动位置是在提升结构正常操作期间制动构件组件10被设置在的位置。具体地说，当制动构件组件10处于非制动位置中时，制动构件18不与导轨14接触，并且因此不摩擦地接合导轨14。以允许制动构件组件10相对于外部部件68平移的方式，制动构件组件10由安装结构16构成。在制动构件组件10(并且更具体地说，制动构件18)平移之后，制动构件18与导轨14处于接触中，由此摩擦地接合导轨14。安装结构16包括锥形壁22，并且制动构件组件10形成为楔状构型，在从非制动位置移动到制动位置期间，所述楔状构型驱使制动构件18与导轨14接触。在制动位置中，制动构件18的接触表面20与导轨14之间的摩擦力足以停止提升结构相对于导轨14的移动。尽管本文中示出并且描述单个制动构件，但是将理解，可包括多于一个的制动构件。例如，第二制动构件可定位在导轨14的与制动构件18那一侧相对的一侧上，从而这两个制动构件联合工作以实现对提升结构的制动。

现在参考图4至图8，更详细地示出制动构件执行机构12的示例性实施方案。制动构件执行机构12选择性地可操作来致动制动构件18从非制动位置到制动位置的移动。

制动构件执行机构12由以层叠方式设置在彼此内的多个部件构成，某些保持部件能够在其他部件内滑动。容件24是容纳若干个部件的外部构件，如以下将详细描述。容件24形成为大致矩形的截面，并且可操作地直接或间接联接到制动构件组件10。可操作的联接通常由机械紧固件完成，但是可涵盖其他合适的联接方法。

滑动件26装配在容件24内，所述滑动件26保持在容件24内，但是相对于容件24以滑动方式设置。滑动件26形成为大致矩形的截面。滑动件26包括从滑动件26的第一侧30延伸的第一突起28和从滑动件26的第二侧34延伸的第二突起32。突起28、32彼此相对设置，以相对于滑动件26的主体在相反的方向上延伸。突起28、32各自至少部分地设置在由容件限定的相应槽缝内。具体地说，第一突起28至少部分地限定在由容件24的第一壁38限定的第一槽缝36内并且被配置来在第一槽缝36内滑动，并且第二突起32至少部分地限定在由容件24的第二壁42限定的第二槽缝40内并且被配置来在第二槽缝40内滑动。相应轴衬44装配在突起28、32中的每个上。突起28、32和槽缝36、40在相反的壁上，并且在滑动件26在容件24内滑动移动期间提供对滑动件26的对称引导。对滑动件的对称引导，与轴衬44相结合，提供了稳定的运动和与滑动件26和容件24的相对移动相关联的最小化内摩擦。

制动执行器外壳46设置在滑动件26内，所述制动执行器外壳46形成为大致矩形的截面几何形状，如同其他层叠部件(即，容件24和滑动件26)的情况一样。制动执行器外壳46被配置来以滑动方式相对于滑动件26移动。制动执行器外壳46在滑动件26内的滑动移动可至少部分地由一个或多个引导构件48引导，所述一个或多个引导构件48的形式是从制动执行器外壳46的外表面50延伸的突起。滑动件26包括在滑动件26的内表面内形成的对应的引导轨道52。制动执行器外壳46的尺寸被设定以装配在滑动件26内，但是将理解，在制动执行器外壳46与滑动件26之间可存在预定间隙，以在相对移动期间在部件之间形成很小程度的“游隙”。

制动执行器54设置在制动执行器外壳46内，并且如同制动构件执行机构12的其他部件一样，制动执行器54形成为大致矩形的截面几何形状。在一些实施方案中，制动执行器54由铁磁材料形成，而其他实施方案包括仅促进摩擦接合的非磁性材料。制动执行器54的接触表面56包括覆盖接触表面56的全部或一部分的纹理部分。纹理部分指包括具有表面粗糙度的不光滑表面的表面条件。例如，在仅依靠摩擦接合的非磁性实施方案中，纹理部分可包括针对钢来说大于约0.6的摩擦系数。制动执行器54的接触表面56被限定为制动执行器54的通过制动执行器外壳46的一个或多个开口58暴露出来的那部分。

在操作中，电子传感器和/或控制系统300(图20)被配置来监测提升结构的各种参数和条件，并且比较监测参数和条件与至少一个预定条件。在一个实施方案中，预定条件包括提升结构的速度和/或加速度。在监测条件超过预定条件的情况下(例如，超速、加速过度等)，制动执行器54被致动来促进制动执行器54与导轨14的磁性接合。各种触发机构或部件可用来致动制动构件执行机构12，并且更具体地说，致动制动执行器54。在示出的实施方案中，两个弹簧60定位在容件24内，并且被配置来对制动执行器外壳46施加力，以在闩锁构件62被触发时引发对制动执行器54的致动。尽管以上参考并且示出两个弹簧，但是将理解，可使用单个弹簧或多于两个弹簧。无论弹簧数量，总弹簧力仅足以克服施加在制动执行器外壳46上且因此施加在制动执行器54上的相反的保持力。保持力包括摩擦和闩锁构件62，所述闩锁构件62可操作地联接到滑动件26并且被配置来接合处于保持位置中的制动执行器外壳46。

在制动执行器54朝向导轨14推进时，制动执行器54与导轨14之间的磁吸引力或者制动执行器54与非磁性导轨14之间的摩擦力提供法向力分量，所述法向力分量包括在制动执行器54与导轨14之间的摩擦力中。如以上描述，在制动执行器外壳46与滑动件26之间可存在微小间隙。此外，在滑动件26与容件24之间可存在微小间隙。在这两种情况下，容件24和/或滑动件26的侧壁可成锥形以沿着滑动件26和/或制动执行器外壳46的行进范围的长度来限定不均匀的间隙。如以上所述，部件之间某种程度的游隙提供了在制动执行器54接合导轨14时自动对齐的好处。具体地说，通过确保制动执行器54的整个接触表面56与导轨14处于齐平接触中，法向力且因此摩擦力被最大化。还通过接触表面56的上述纹理性质来增强所述接合。具体地说，利用与导轨14的表面条件相关的小偏差，实现了增强的摩擦系数。这样，不管导轨14的表面是浸油还是干燥的，期望的摩擦系数都存在。

在制动执行器54的接触表面56与导轨14之间发生磁性或摩擦接合时，摩擦力致使整个制动构件执行机构12在外部部件68(诸如，引导块和/或盖罩(图2和3))内相对于槽缝64向上移动。制动构件执行机构12的相对移动致动制动构件组件10的类似相对移动。制动构件组件10的相对移动迫使制动构件18的接触表面20与导轨14摩擦接合，由此移动到制动位置并且使提升结构减慢或停止，如以上详细描述。

现在参考图9至图12，示出了根据另一个实施方案的制动构件执行机构100。制动构件执行机构100被配置来致动制动构件组件10从非制动位置到制动位置的移动。上文已经详细描述了制动构件组件10的结构和功能，所述制动构件组件10包括制动构件18，所述制动构件18包括在制动位置中摩擦地接合导轨14的接触表面20。示出的实施方案提供了用于致动对提升结构的制动的替代结构。如同以上描述的实施方案一样，可包括两个或更多个制动组件(例如，具有接触表面的制动构件)，以及两个或更多个制动构件执行机构，以实现对提升结构的制动。

如所示，单个部件形成制动构件组件10和制动构件执行机构100这两者的主体102，所述单个部件的构造可以是楔状。制动构件执行机构100包括容件104。在一个实施方案中，容件104是由主体102限定、因此在主体102中一体式形成的腔。在另一个实施方案中，容件104是装配在主体102内的插入件。在示出的实施方案中，容件104形成为大致圆形的截面几何形状，然而将理解，替代的几何形状可以是合适的。

滑动件106装配在容件104内，所述滑动件106保持在容件104内，但是相对于容件104以滑动方式设置。滑动件106形成为大致圆形的截面，但是如同容件104的情况一样，涵盖替代的合适几何形状。滑动件106包括从滑动件106的外表面110延伸的至少一个突起108。突起108至少部分地设置在由容件104限定的槽缝112内并且延伸穿过主体102。具体地说，突起108被配置来在槽缝112内滑动。

制动执行器外壳114设置在滑动件106内，所述制动执行器外壳114形成为大致圆形的截面几何形状，如同其他层叠部件(即，容件104和滑动件106)的情况一样，但是涵盖替代的合适几何形状。制动执行器外壳114被配置来以滑动方式相对于滑动件106移动。

制动执行器116靠近制动执行器外壳114的端部118定位。制动执行器116包括由铁磁材料形成的至少一个制动片120，和一个或多个磁体122。如同本文中描述的所有实施方案一样，可依靠摩擦接合，如以上所讨论的。在一个实施方案中，至少一个磁体122是半环形磁体。术语半环形磁体不限于精确的半圆形。相反，任何环形段可形成磁体122的部分。设置在磁体122外端上的至少一个制动片120是金属材料，其被配置来形成制动执行器116的接触表面124。接触表面124被配置来接合导轨14，并且实现摩擦力来将制动构件组件10从非制动位置致动到制动位置。可包括缓冲器126以减少与制动片120与导轨14之间的初次接触相关联的冲击力，这在制动片金属材料是脆性材料的情况下尤其有利。

如以上关于替代实施方案所详细描述的，电子传感器和/或控制系统300(图20)被配置来监测提升结构的各种参数和条件，并且比较监测参数和条件与至少一个预定条件。响应于检测到提升结构超过预定条件，触发机构或部件推进制动执行器116来与导轨14磁性接合。在一个实施方案中，单弹簧或双弹簧130布置被运用并且定位在容件104内，并且被配置来对制动执行器外壳114和/或滑动件106施加力，以引发对制动构件执行机构100的致动。

上文已经详细描述了制动执行器116与导轨14的磁性接合，以及制动构件组件10从非制动位置到制动位置的致动，因此为了简洁起见不再赘述。

现在参考图13和图14，示出了根据另一个实施方案的制动构件执行机构200。制动构件执行机构200被配置来致动制动构件组件10从非制动位置(图13)到制动位置(图14)的移动。上文已经详细描述了制动构件组件10的结构和功能，所述制动构件组件10包括制动构件18，所述制动构件18包括在制动位置中摩擦地接合导轨14的接触表面20。示出的实施方案提供了用于致动对提升结构的制动的替代结构。

制动构件执行机构200包括两个主要部件。永磁体部分202(图15)包括设置在至少一个制动执行器外壳(诸如内部外壳204和外部外壳206)内的制动执行器54，最外部外壳可操作地联接到制动构件组件10。制动执行器54由铁磁材料形成，并且包括具有纹理部分的接触表面56，所述纹理部分覆盖接触表面56的全部或一部分。

如以上关于替代实施方案所详细描述的，电子传感器和/或控制系统300(图20)被配置来监测提升结构的各种参数和条件，并且比较监测参数和条件与至少一个预定条件。在一个实施方案中，预定条件包括提升结构的速度和/或加速度。在监测条件超过预定条件的情况下(例如，超速、加速过度等)，制动执行器54被致动来促进制动执行器54与导轨14的磁性接合。利用制动构件执行机构200的电磁部分208(图16)，实现对永磁体部分202且因此对制动执行器54的致动。电磁部分208由绕有线圈212的芯210形成，所述线圈212响应于来自电子安全致动控制系统300(图20)的命令而通电。在达到通电条件时，线圈212朝向导轨14推进制动执行器54。通过由铁磁材料(诸如钢)形成的芯210的相反磁力和制动执行器54来实现所述推进。芯210和线圈212设置在电磁部件外壳214内，所述电磁部件外壳214附接到以上描述的外部部件68。

参考图17和图18，制动构件执行机构200的整体几何形状可改变。图17表示在永磁体部分202与电磁部分208之间具有相对平面界面的实施方案。如图18所示，电磁部分208可部分地围绕永磁体部分208。这种围绕的几何形状增加了垂直于导轨14的推力分量，从而要求更少的磁力，这允许更小的电磁部件。

参考图19，如同以上描述的所有实施方案一样，制动构件执行机构200可被配置为对称组件，其中制动构件执行机构位于导轨14的相反侧上，或者制动构件执行机构200被配置为仅接合导轨14的单个侧的非对称组件。

如以上关于替代实施方案所详细描述的，电子传感器和/或控制系统300(图20)被配置来监测提升结构的各种参数和条件，并且比较监测参数和条件与至少一个预定条件。在一个实施方案中，预定条件包括提升结构的速度和/或加速度。在监测条件超过预定条件的情况下(例如，超速、加速过度等)，制动执行器54被致动来促进制动执行器54与导轨14的磁性接合。利用制动构件执行机构200的电磁部分208，实现对永磁体部分202且因此对制动执行器54的致动。电磁部分208由绕有线圈的钢芯形成。

现在参考图20，大体示出了以上所述的控制系统300和相关联的部件。控制系统300与以上描述的电子制动构件执行机构和一个或多个电子传感器中的任一个处于可操作通信中，所述一个或多个电子传感器被配置来监测提升结构的各种参数和条件并且比较监测参数和条件与至少一个预定条件。尽管在示出的实施方案中电子制动构件执行机构标有与图1的实施方案相对应的数字12，但是将理解，描绘的控制系统和本文中描述的相关联传感器可用于本文中描述的实施方案中的任一个。

与控制系统300处于通信中的电子传感器中的一个是负载感测装置302。负载感测装置302可操作地联接到提升结构304。负载感测装置302包括被配置来在任何给定时间检测提升结构的重量的任何合适装置。此类装置的实例包括连续可变开关和多级开关。如可以理解的，涵盖合适的替代实施方案。无论装置的具体构型，负载感测装置302检测提升结构的重量、包括提升结构中任何货物的重量，并且将检测到的重量发送到控制系统300的控制器304。

控制系统300包括与控制器304直接或间接相关联的存储器，所述存储器被配置来存储并且处理数据。控制系统300的存储器包括存储在其中的至少一个临界重量，但通常是多个临界重量。在由负载感测装置302检测的重量被传达到控制系统300时，对输入重量与存储在存储器中的临界重量进行比较。在超速或加速过度条件的情况下，检测重量确定有多少个以上描述的制动构件执行机构12、100、200被致动来实现对提升结构的制动。因此，致动的机构的数量取决于由负载感测装置电子检测的提升结构的重量。为了促进这种重量敏感制动，将空电梯轿厢的已知最小重量存储在控制系统300的存储器中，并且临界重量也存储在所述存储器中。临界重量是与已知最小重量相关的比例因子，诸如超出已知最小重量25％、50％等。以上所述的百分比仅是示例性的，并且可以理解，可将任何预定的临界重量存储在控制系统300中以取决于具体应用来实现期望的结果。

有利地，通过以取决于检测重量的方式选择性地致动一定数量的机构，优化制动力且因此优化其中的乘员感受到的减速。此类实施方案减小了高于在安全制动情况下自动运用所有执行器机构的制动系统中存在的必要减速率的可能性。

将理解，存在的制动执行器机构的数量将取决于具体应用而改变。在一个实施方案中，存在至少四个制动执行器机构。控制系统300可包括任何数量的控制器，所述控制器被配置来确定将要致动的执行器机构的数量。这样，执行器机构可共同由单个控制器控制，或者执行器机构中的每个可由一定数量的控制器单独地且独立地控制，所述控制器的数量与执行器机构的数量相对应。具体地说，在一些实施方案中，控制器的数量等于执行器机构的数量。其他实施方案可包括不同的控制器组合布置，诸如，电子制动构件执行机构的数量是控制器数量的两倍的情况。换句话说，每个控制器控制一对执行机构。

虽然仅结合有限数量的实施方案对本发明进行了详细描述，但应易于理解，本发明不限于此类公开的实施方案。相反，可对本发明进行修改，以并入以上未描述、但与本发明精神和范围相称的任何数量的变化、改变、替代或等效布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但应理解，本发明的方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，不应认为本发明受限于前面的描述，而是仅受限于所附的权利要求书的范围。