电梯系统、用于电梯系统的制动系统以及用于控制电梯系统制动装置的方法与流程

本发明涉及具有独立权利要求的特征的电梯系统、用于电梯系统的制动系统以及用于控制电梯系统制动装置的方法。

背景技术：

已知的电梯系统一般包括：防坠系统，防坠系统被设计用于使自由下落的电梯轿厢减速和停车；以及驱动装置制动器，驱动装置制动器布置在电梯驱动装置中并且在运行中对电梯系统加以制动，例如在驻停的情况下。EP2107029公开了一种具有驱动装置制动器和防坠装置的相应的制动系统。制动系统具有制动控制装置，制动控制装置在发现异常状态时，启动相应的制动措施。

在此，驱动装置制动系统必须能够在发生故障时，使电梯轿厢停车并且得到保持。在此，出于安全原因，驱动装置制动系统的所有部件都双重地实施。因此，驱动装置制动器的主要部件存在双份，使得当驱动装置制动器中的一个发生失灵时，仍可确保对电梯轿厢可靠制动。

防坠装置或防坠系统必须在承载机构或承载系统发生故障时，一般情况下能够使电梯轿厢制动到停止状态并且加以保持。

通常还将附加的制动器布置在电梯轿厢上(轿厢制动系统)，附加的制动器同样可以对电梯轿厢稍加制动，进而能够使电梯轿厢的振动得到缓冲。

个别情况下，也使用如下的轿厢制动系统，其能够完全替代驱动装置制动器并且能够可靠地停住和保持电梯轿厢。即便对于这种解决方案而言，轿厢制动系统的主要部件仍然存在双份。在这种情况下，制动系统的冗余一方面使电梯轿厢重量增大，使得必要时需要更强力的驱动装置和更多的承载机构。在其他情况下，存在整体上多倍超出于设定的制动功率。这又产生了较高的配置和维护花费。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供依照开头所述类型的电梯系统、用于电梯系统的制动系统以及用于控制电梯系统制动装置的方法，其整体上能够简便而又成本低廉地制造和维护，既适用于具有对重的电梯系统，也适用于卷扬式电梯(Trommelaufzug)，并且能够满足相应的安全规定。

所述目的主要通过具有制动控制装置的电梯系统来实现。制动控制装置可以在执行制动时对轿厢制动单元和驱动装置制动单元共同加以操控，使得两个制动单元被共同操作，并且这两个制动单元都实现了冗余的制动系统。

由此，所提出的电梯系统包括电梯轿厢、至少一个优选布置在电梯竖井中的电梯驱动装置和承载机构，其中，电梯轿厢以能够借助于电梯驱动装置通过承载机构运动的方式布置在电梯竖井中。电梯系统还包括配设给电梯轿厢的轿厢制动单元；以及配设给电梯驱动装置的驱动装置制动单元。在此，轿厢制动单元和驱动装置制动单元由制动控制装置加以防调或者加以共同控制。这意味着：在每一种情况下，即便在正常运行中，为了将电梯轿厢保持或驻停在停车状态，对轿厢制动单元和驱动装置制动单元共同或一起加以操作。

在此，对于安全很关键的冗余设置通过轿厢制动单元和驱动装置制动单元的布置方式以及对这两个制动器经协调的或共同的操控来实现。在其中一个制动器失灵的情况下，两个制动器中的另外一个仍然确保制动。

共同的制动方案也可以包括在时间上错开地执行制动。但是，在任何情况下，操控以如下方式实现：当制动单元中的一个失灵或发生故障时，另一个制动单元完全提供制动功率，以便可靠地保持或制动电梯轿厢。为此，无需其他控制干预措施，因为通过共同的操控方案已经确保：两个制动单元的冗余部分或另外那个产生其制动作用。由此，确保了性能相同的、冗余的双倍制动保障。这以如下方式实现，轿厢制动单元和驱动装置制动单元总是同时或共同得到操控。“同时”也意味着：在这两个制动单元之间例如可以存在很小的时间上的响应延迟，使得对轿厢产生的冲击得到降低。

需要注意的是，驱动装置制动单元还有轿厢制动单元可以分别包括一个制动装置，或者也可以包括多个制动装置，但其并不是冗余设计的，并且在安全技术上被分别理解为是唯一的制动单元。多个制动装置在轿厢制动单元中主要用于：将制动力导入布置于电梯轿厢两侧的导轨中，或者将多个标准化的较小的制动器组装成一个轿厢制动单元。在驱动装置制动单元中，多个制动装置主要用于将多个标准化的较小的制动器组装成一个轿厢制动单元。

另外，轿厢制动单元、驱动装置制动单元以及制动控制装置之间的通信如常见那样借助于(架设)线缆、例如借助于总线系统或当然也可以借助于信号线路来实现，或者可以进行无线通信，例如通过无线电信号或红外信号来实现。优选的是，通信根据“有安全保障(Fail-Safe)”的通信的规则来实施。这意味着：在连接缺失时，制动单元强制执行制动。由此，电梯系统非常可靠。

制动控制装置也可以根据需要任意布置，例如布置在电梯轿厢上或者布置在驱动装置附近或者布置在电梯竖井壁上。制动控制装置也可以整合或悬挂在电梯控制装置中。

轿厢制动单元还有驱动装置制动单元都优选以防失灵的方式设计。由此，意味着：两个制动单元被主动拉开。在出现故障或供电失灵的情况下，制动单元则自主闸合。在此，被拉开的制动单元是处在其打开状态的制动单元，也就是说，制动单元在这种状态下不制动。

在此，需要注意的是，按照本发明的控制既被理解为本来意义上的控制(“开环控制”)，还被理解为调节(“闭环控制”)。

优选的是，轿厢制动单元固定在电梯轿厢上，并且与电梯竖井的导轨相配合。

驱动装置制动单元优选直接布置在电梯的驱动装置中。驱动装置制动单元在驱动装置中优选直接作用于驱动轮或驱动轮的驱动轴。这是有利的，因为由此能够尽可能直接地实现从驱动装置制动器到承载机构的力传递，并且使从驱动装置制动器到承载机构的动力流中的故障降到最低程度。优选的是，驱动装置制动单元在此包括多个单独的制动器，其例如分布在制动盘的圆周上。

轿厢制动单元在电梯轿厢上的布置方式在其他方面是有利的，因为除了可靠的制动功能，例如能够防止电梯轿厢发生行程漂移，或者也能够最大程度地避免轿厢例如当乘客迈入或迈出时或者当装货或卸货时所产生的振动。由此，电梯轿厢的轿厢制动单元除了本来的防坠落功能或防坠装置的功能之外，还承担了将轿厢保持在一楼层中或者在紧急停车时使电梯轿厢减速的功能。由此，在承载机构完好时进行紧急停车的情况下的制动功率可以冗余地通过驱动装置制动单元和轿厢制动单元的共同作用来提供。

进一步优选的是，轿厢制动单元包括两个制动器，这两个制动器分别在侧面相对置地布置在电梯轿厢上并且分别与电梯竖井的导轨相配合。

由此实现的是，这两个在侧面布置在电梯轿厢上的制动器使电梯轿厢得以稳定并且防止：在制动时或者在保持期间电梯轿厢的位置出现不希望的移位，这种移位在最糟的情况下可能导致电梯系统出现故障，这例如由于制动器卡紧或者电梯轿厢的导靴从引导件中滑脱而引起。

在优选的实施方式中，轿厢制动单元能够至少分两阶段得到控制。

在这种优选实施方式中，确保的是：轿厢制动单元实现了双重功能。在第一阶段中，产生第一制动力，第一制动力小于在第二阶段中产生的相应的第二制动力。当轿厢在承载机构完好的情况下必须停住时，轿厢制动单元可以在第一阶段中被操作，进而电梯轿厢变慢。然后在第二阶段才产生第二制动力，例如以便在绳索断裂或自由坠落时，可靠刹停电梯轿厢。当绳索断裂时，需要相应较大的制动力，因为由对重产生的牵引力平衡被解除。当较长时间停在一个楼层中时，例如也可以激活第二制动力，以便省去用于使轿厢制动单元保持打开的能量消耗。

优选的是，电梯系统设计为卷扬式电梯系统。卷扬式电梯系统按照本发明被理解为如下的电梯系统，其中，承载机构卷绕在转筒上，正如在Simmen/Drepper的书“升降机(Der Fahrstuhl)”；Prestel Müchen；1984中介绍的那样。可替换地或附加地，电梯系统实施为无对重的电梯。这一方面可以通过卷扬式电梯来实现，或者可以使用具有高牵引能力的承载机构，使得基本上承载机构的配重绳索的重量在任何情况下连同很小的引导重量就足以驱动电梯轿厢。具有高牵引能力的承载机构例如可以是齿带，或者可以是如下的承载机构，其借助于压紧型廓或压紧滚轮压紧到驱动轮上或者借助于预紧装置张紧。

但是电梯系统也可以设计为具有对重的传统牵引式电梯。在此情况下，对重一般平衡了空载的电梯轿厢加上一部分容许的载荷的重量。容许的载荷可以认为是标称或额定负荷，也就是电梯设备设计用于移动的负荷。

重量协调量、也就是容许载荷的由对重补偿的部分被称为平衡量。当例如平衡量或平衡因数达到50％时，这意味着：对重与空载的电梯轿厢加上电梯轿厢的容许负荷的50％相等。平衡因数或平衡量一般处在0与50％的范围内。平衡量一般仅一次性地在首次安装时或者在改装电梯设备的范围内执行或加以改变。

按照本发明的解决方案，在这里可见的是：根据本解决方案的电梯系统始终单一作用地、也就是在出于安全考虑的冗余方面可以实施为单个的制动器。冗余的制动器部分通过轿厢制动单元来提供。

这样优选的是，这种制动系统包括：配设或能够配设给电梯轿厢的轿厢制动单元；以及配设或能够配设给电梯驱动装置的驱动装置制动单元。在此，可见的是，所提出的制动系统使用用于新装电梯系统，也适合用于后续装备或者说改装旧有的电梯系统。之前提到的针对电梯系统的实施方案当然也可以单独用于制动系统，反过来也可以。

制动系统包括：轿厢制动单元、驱动装置制动单元、制动控制装置和相应的通信接口。轿厢制动单元如前所述地优选能够分两个或者更多个阶段加以控制或调节。由此，轿厢制动装置在一般情况下以较小的制动力运行，仅在发生坠落的情况下施加全部制动力。

轿厢制动单元和驱动装置制动单元优选在结构上不同地设计。这意味着：轿厢制动单元和驱动装置制动单元分别包括不同类型和结构的制动器。由此，制动系统的安全性在制动单元中的一个在由于结构或技术方面的原因发生故障时，得以提高，因为当余下的、还完好的制动单元在结构上不同于发生故障的制动单元时，该余下的、还完好的制动单元发生故障的概率较低。一般来说，驱动装置制动单元设计为盘式制动器，轿厢制动单元例如设计为钳式制动器。优选的是，两种制动器以电磁方式例如借助于电磁体运行。

根据该解决方案，还设置一种用于控制电梯系统制动装置的方法。这种电梯系统优选是指如上所述的电梯系统。在电梯系统中所提到的优点同样能够用于按照本发明的方法。

电梯系统的制动装置包括配设给电梯轿厢的轿厢制动单元和配设给电梯驱动装置的驱动装置制动单元。

优选的是，轿厢制动单元分两个阶段得到控制。在第一步骤中，给出第一制动力，其等于由驱动装置制动单元产生的制动力。在第二步骤中，轿厢制动单元产生完全的第二制动力。

在成本低廉的实施方案中，在触发紧急停车时，轿厢制动单元和驱动装置制动单元总是被控制用于输出完全的制动力。这实现了简便的制动器控制方案，因为在紧急信号下，例如安全回路中断时，总是提供完全的制动功率。当制动器不能如预期那样发挥功能时，两个制动器中的另一个还是能够可靠地停住电梯轿厢。

在紧急停车的情况下，出发点一般可以为承载机构是完好的。因此，轿厢制动单元还有驱动装置制动单元被控制用于输出完全的制动力。在另一种实施方案中，轿厢制动单元也可以仅在第一制动阶段中被操控。在此，轿厢制动单元仅输出一部分可行的制动力。这样，例如电梯轿厢不被骤然停住，这对于乘客和/或处于轿厢中的货物是有利的。对于分为两个布置在轿厢两侧的制动器的轿厢制动单元的情况下而言，这还有可以产生优势，因为在两个制动器中的一个可能出现故障状况时，不对称的制动力较小。

在成本低廉的变型中，在检测到电梯轿厢自由坠落时，轿厢制动单元和驱动装置制动单元被控制用于输出完全的制动力。可替换地，可以在检测到自由坠落时，也仅激活轿厢制动单元。轿厢制动单元当然也可以在任何情况下分阶段受到操控或调节，使得即便在这种极不正常的情况下，仍然在整体上实现和缓的制动。

另外，可以将已知的方法用于检查制动系统的功能。这样，例如在停车时，可以在短时间内或者提前开启驱动装置制动单元或轿厢制动单元，并且监控装置可以检查能够使电梯轿厢保持停住有多少剩余的制动时间。在另一示例中，制动时间能够以如下方式得到操控，在制动指令下，首先使用两个制动单元中的一个，接下来，例如在很短的时段之后，同样使两个制动单元中的另一制动。在所述很短的时段期间，监控装置可以检查其中一个能够以多大程度给出足够的制动功率。

附图说明

下面，借助于附图更好地阐述本发明。其中：

图1示出按照本发明的第一实施方式的电梯竖井的示意侧视图，

图2示出图1的电梯竖井的示意剖视图，

图3示出按照本发明的第二实施方式的电梯竖井的示意侧视图，以及

图4示出按照本发明的另一实施方式的电梯竖井的示意侧视图。

具体实施方式

在图1中示意示出电梯系统1的电梯竖井3。电梯系统1包括处在楼层E1上的电梯轿厢2。电梯竖井3的其他楼层以E2至En示出。图1的电梯系统1设计为具有对重12的牵引式电梯系统11，其中，承载机构5设计为承载皮带，并且在电梯轿厢2的下方围绕驱动轮17引导。

在电梯竖井3中，还存在用于电梯轿厢2和对重12的导轨9，导轨用于使电梯轿厢2或对重12得到引导并且得以稳定。电梯轿厢2配置有轿厢制动单元6，轿厢制动单元处在电梯轿厢2的下方。

图2示意从上方示出电梯系统1。更佳地可见的是分别成对引导电梯轿厢2和对重12的导轨9。

电梯轿厢2的轿厢制动单元6由两个制动器构成，这两个制动器在电梯轿厢2的下方在侧部布置在承载机构5的转向滚轮16的区域中。适合作为轿厢制动单元6的是主要能够电操控的制动器。这例如可以是能够磁力拉开的钳式制动器，也可以是液压的鞍式制动器或者可以是能够分多阶段操控的制动器，这例如由文献EP1930282已知。

轿厢制动单元6的两个制动器分别与导轨9相配合，用于制动电梯轿厢2，并且也用作防坠装置。未设置单独的防坠装置。

电梯系统1还在驱动装置区域中配置有驱动装置制动单元7，驱动装置制动单元直接与电梯驱动装置4和驱动轮17相配合。电梯驱动装置4可以是具有变速器的驱动装置或者是无变速器的机械装置。驱动装置制动单元7可以实施为盘式制动器，优选实施为弹簧压力制动器、卷扬机制动器或者其他构造类型。

轿厢制动单元6还有驱动装置制动单元7与共用的制动控制装置8通过示意地以点划线示出的连接线路18和相应的通信接口14或15相互连接。

在本实施例中，制动控制装置8布置在电梯竖井3中，并且整合在也承担对整个电梯设备1的控制的控制装置中。当然，制动控制装置8特别是当其是设置用于后续装备已经存在的电梯设备的制动系统时，也可以设计为单独的单元。但制动控制装置8也可以根据使用状况布置在电梯轿厢2上。

在图3中示出按照本发明的电梯系统1的第二优选实施方式。相同的附图标记代表的是相同的或起相同作用的、已经在上面涉及图1和图2加以介绍的构件。

电梯系统1设计为具有对重12的牵引式电梯系统11。对重12在本实施例中，从楼层E1至En来看，布置在轿厢2的后方。轿厢2和对重12又由承载机构5承载，承载机构借助于电梯驱动装置4的驱动轮结构17得以转向和驱动。

制动控制装置8布置在电梯轿厢2上。轿厢制动单元6或驱动装置制动单元7构造有整合的通信接口14或15，并且通过连接线路18与制动控制装置8相连接。

在图4中，示出电梯系统1的另一可替换的实施方式。相同的附图标记代表的是相同的或起相同作用的、已经在上面涉及图1至图3加以介绍的构件。

电梯系统1设计为无对重的牵引式电梯11a。轿厢2又由承载机构5承载。承载机构5通过电梯驱动装置4的驱动轮结构17a得以转向和驱动。承载机构5在相对侧面上、在本来的对重的侧面上，利用基本上松弛的回行段5.1松弛地或者说自由地(lose)在电梯竖井3中引导。在任何情况下，悬挂较小的张紧配重，但其仅用于绷紧保持回行段5.1并且在任何情况下都引导回行段。驱动轮结构17a向承载机构5的牵引力传递通过压紧滚轮19来保证，压紧滚轮将承载机构5压紧到驱动轮结构17a上。附加地，设置有偏转滚轮20，其将承载机构5转向返回电梯竖井3中。

可替换地，可以由转筒驱动装置来替换根据本实施例的驱动轮结构17a。在此情况下，承载机构例如卷绕在转筒中。悬挂在电梯竖井中的自由回行段5.1则可以取消。

制动控制装置8在本实施例中优选又布置在电梯竖井3中。在无对重的电梯系统11a中，所力求的是尽可能容易地保持电梯轿厢2，因为电梯轿厢的空载重量当然得不到平衡。制动控制装置8在电梯竖井3中的布置方式相应顾及到这一点。处在电梯轿厢2上的是具有相应的通信接口14的轿厢制动单元6。在简单的设计方案中，通信接口14一方面包括用于轿厢制动单元6的电磁体的供电装置，以便使轿厢制动单元保持在其打开状态，并且通信接口包括轿厢制动单元6的调整信号，调整信号给出轿厢制动单元6是处在其打开状态还是关闭状态。在复杂一些的设计方案中，当然也可以使其他参数得到通信，例如磨损状态、温度、其他位置状态等。通信接口14的结构和实施方案的类型也可以用在其他实施例中。驱动单元4相应地包括具有附带的通信接口15的驱动装置制动单元7。驱动装置制动单元7的通信接口15按照这种方式如轿厢制动单元6的前面介绍的通信接口14那样实施。

在下面，将按照本发明的电梯系统1与根据现有技术的电梯系统相比较。在此，始终对于电梯系统1采用的是，电梯轿厢2的质量＝K；承载机构5的质量(加上可能的线缆质量)＝S，以及标称负荷＝F。

在无对重的电梯11a的情况下，例如卷扬式电梯系统或前面介绍的牵引式电梯中，根据现有技术存在两个驱动装置制动单元，这两个驱动装置制动单元必须分别产生制动力FAB＞(K+F+S)*g。由此，电梯轿厢可以带有所需的冗余地得到可靠保持或制动。附加地，存在防坠装置，其同样产生制动力FAV＞(K+F+S)*g。借助于防坠装置可以将电梯轿厢在承载机构发生故障时，不依赖于驱动装置地加以保持。当然，在设计制动力时，将附加因数引入制动系统的设计，以便确保在较长时间内可靠的功能。

因此，可见的是，在这种情况下，提供多于三倍的制动力。这实现了：例如在三个制动系统全部响应时，可能出现电梯轿厢非常大的减速度。

根据这种技术方案的一方面，在这时提出：驱动装置制动单元7被设计用于产生唯一的制动力FAB＞(K+F+S)*g，而轿厢制动单元6可以同时产生相同量级的＞(K+F+S)*g的制动力FKB。由此，总共能够产生的制动力FAB+FKB低于现有技术中的电梯系统的情况，因为总体上仅大致提供两倍的制动力。电梯设备的整体安全性得到保证，因为轿厢制动单元6与驱动装置制动单元7一起或共同得到操控。“大于”这一限定作为(＞)被理解如下：采用了相应的附加因数。按照本发明，该附加因数大约为20％至50％(因数1.2至1.5)，其中，在恰好已知的负荷关系中，力求低的附加因数。

在具有对重12的牵引式电梯系统11中，质量＝KA*F+K+S(因数KA等于标称负荷的由对重补偿或平衡的部分)，两个驱动装置制动单元必须分别能够产生制动力FAB＞((1-KA)*F)*g。在平衡量为50％的情况下，相应地适用FAB＞((1-0.5)*F)*g，而在平衡量为30％的情况下，相应地适用FAB＞((1-0.3)*F)*g。另外，防坠装置被设计用于产生制动力FFV＞(K+F+S)*g。附加地，在此将附加因数引入制动系统的设计，以便确保在较长时间内可靠的功能。由此得到的是，即便在这种情况下，仍提供超高的制动力。

前面提到的用于设计制动力FAB的公式适用于处在0至50％范围内的平衡量KA。高于上述范围的平衡量在实践中没有意义或不被采用。

根据这种解决方案的一方面，在这时提出：驱动装置制动单元7被设计用于产生唯一的制动力FAB＞((1-KA)*F)*g，而轿厢制动单元6可以继续产生制动力FKB＞(K+F+S)*g。由此，总共能够产生的制动力FAB+FKB低于现有技术中的电梯系统的情况。

由此，能够节约成本，因为在驱动装置制动单元本身内部的冗余设置不再需要。另外，由此能够节省重量，其实现了更成本低廉而且更节电的驱动装置的安装。

替代图1至图4的电梯系统1，可以将按照本发明的制动系统13也用于在已经现有的电梯系统中用于后续装备或者说改装，其中，制动系统包括：具有附属的通信接口14的轿厢制动单元6、具有附属的通信接口15的驱动装置制动单元7以及具有制动控制装置8。