一种电梯曳引系统中的对重布置结构的制作方法

本发明涉及电梯制造技术领域，尤其是涉及一种电梯曳引系统中的对重布置结构。

背景技术：

在高层建筑中，电梯是一种必备的配套设备，可以给居住者带来极大的便利。目前，随着经济的发展，中高收入群体大量出现，别墅的需求量也在不断增加，相应地，适用于别墅类建筑的家用电梯也开始流行。电梯主要包括井道、可升降地设置在井道内的一个轿厢、用以驱动轿厢升降的驱动机构，目前，驱动机构大多是曳引式驱动机构，其包括一个设置在井道顶部的曳引机，曳引机连接曳引轮，曳引轮上绕设有曳引绳，曳引绳的一端连接轿厢，另一端连接一个可在井道内升降的对重，以便平衡轿厢的重量，从而降低曳引机的负载。当曳引机驱动曳引轮正反向转动时，绕设在曳引轮上的曳引绳往复移动，从而实现轿厢的升降，而对重则与轿厢反向升降。此类单一对重的曳引结构存在如下缺陷：首先，单一对重的重量重、体积大，从而增大井道的尺寸，并且不易保持轿厢的平衡。其次，由于对重以及相应的曳引绳位于轿厢的一侧，从而及大地限制了电梯轿门的自由设置。特别是，对于一些透明井道的观光电梯或家用电梯而言，对重和曳引绳的存在会严重破坏电梯的整体观感。

为此，有人设计了双曳引驱动系统，例如，在中国专利文献上公开的一种“双曳引设备驱动电梯系统的位置检测装置”，其公告号为cn1288062c，包括轿厢、对重、轿厢或对重平衡装置，它还包括在轿厢平衡装置处或对重平衡装置处安装一个位置测量装置，检测两个对重或对重两个曳引绳头的相对垂直高度偏差。应用本发明所述的装置，可以及时检测出两个对重或对重两个曳引绳头的相对垂直高度偏差，使电梯控制系统进行调整校正，保证双曳引设备驱动电梯系统正常安全运行。此类双曳引驱动系统虽然有利于减轻单个对重的重量和体积，但是仍然存在如下缺陷：首先，两个曳引机的同步控制复杂，特别是，当电梯系统停电或出现电梯系统异常情况从而导致曳引机自锁制动时，惠及大地增加乘客救援的难度。其次，由于对重以及相应的曳引绳位于轿厢的两侧，从而及大地限制了电梯轿门的自由设置。对于一些透明井道的观光电梯或家用电梯而言，对重和曳引绳的存在同样会严重破坏电梯的整体观感。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有的电梯对重在井道中的布置结构所存在的不利于轿门的多向自由设置、会破坏全透明的观光电梯或家用电梯的整体观感的问题，提供一种电梯曳引系统中的对重布置结构，方便电梯轿门的多向自由设置、同时可显著地提高全透明的观光电梯和家用电梯的整体观感。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电梯曳引系统中的对重布置结构，包括轿厢、矩形的安装平台、设置在安装平台的四个边角处并竖直向下延伸的井道立柱，所述安装平台上设有曳引机以及与曳引机连接的曳引轮，所述井道立柱内设有竖直的滑移腔，所述曳引轮上绕设有第一曳引绳和第二曳引绳，所述第一曳引绳的一端与轿厢顶部相连接，第一曳引绳的另一端与一个可滑动地设置在第一根井道立柱的滑移腔内的第一对重相连接，所述第二曳引绳的一端与轿厢顶部相连接，第二曳引绳的另一端与一个可滑动地设置在另一根井道立柱的滑移腔内的第二对重相连接，所述第一、第二对重分别位于曳引轮的两侧，所述轿厢的四个边角处分别与对应的井道立柱构成滑动连接。

本发明在顶部的安装平台的四个边角处分别设置一根中空的井道立柱，从而在井道立柱内形成一个滑移腔。这样，我们可将对重设置在井道立柱的滑移腔内，相应地，与对中连接的曳引绳也位于井道立柱内，从而可有效地隐藏井道内的对重以及与对重相连接的曳引绳，使本发明适用于全透明的观光电梯和家用电梯，以极大地改善电梯的整体观感。与此同时，处于井道立柱内的对重有利于提高其上下升降时的平稳性。特别是，本发明在曳引轮上绕设二根曳引绳，相应地，在井道立柱内设置第一、第二对重，并且第一、第二对重分别位于曳引轮的两侧，这样，一方面可使曳引轮所受到的曳引绳的牵引作用力对称均衡，同时可显著地减小单个对重的外形尺寸，从而有利于缩小井道的尺寸和占用空间。而轿厢的四个边角处分别与对应的井道立柱构成滑动连接，可显著地提高轿厢升降时的平稳性。

作为优选，所述井道立柱的外侧设有轴向的导轨，所述轿厢的四个边角处分别设有与对应的导轨滑动连接的导靴。

通过轿厢上的导靴和井道立柱外侧的导轨之间的配合，可显著地提高轿厢升降的平稳性，并且方便其安装。

作为优选，和曳引机同轴连接的曳引轮位于安装平台的中间位置，与第一、第二对重滑动连接的二根井道立柱在安装平台上位于曳引轮两侧的对角位置，在剩余的至少一个井道立柱内设有可移动的基本对重，基本对重上连接有第三曳引绳，所述第三曳引绳绕过安装平台上的定滑轮组后与轿厢顶部相连接。

本发明将第一、第二对重则分别位于安装平台的二个对角位置的井道立柱内，从而可使曳引轮设置在矩形的安装平台的中间位置，以便最大限度地减简化曳引绳的布置结构。特别是，本发明的充分利用了井道立柱的空间，在第一、第二对重的基础上增设一个基本对重，该基本对重不经过曳引轮，而是绕过定滑轮组后直接用于平衡轿厢的重量，从而可均衡各对重的重量和尺寸，以便减小对重的长度，有利于减小井道的高度尺寸。

作为优选，在安装平台上与第一、第二对重对应的边角处分别设有第一转向轮和第二转向轮，安装平台在曳引轮和第一转向轮之间设有第三转向轮，安装平台在曳引轮和第二转向轮之间设有第四转向轮，第一曳引绳绕设在曳引轮上侧的一端绕过第一转向轮上侧后和第一对重相连接，第一曳引绳绕设在曳引轮下侧的另一端绕过第三转向轮的上侧后和轿厢相连接；第二曳引绳绕设在曳引轮下侧的一端绕过第二转向轮上侧后和第二对重相连接，第一曳引绳绕设在曳引轮上侧的另一端绕过第四转向轮的上侧后和轿厢相连接。

本发明在曳引轮的一侧设有第一、第三转向轮，在曳引轮的另一侧设有第二、第四转向轮，这样，第一、第二曳引绳均可在曳引轮上形成一个来回的绕设，使其在曳引轮上课形成大于180度的包角，从而显著地增加曳引绳和曳引轮之间的摩擦力，避免电梯运行时出现曳引绳在曳引轮上的打滑现象，提高电梯运行的安全性和稳定性。

作为优选，所述曳引轮同轴连接一个蜗轮，蜗轮与一蜗杆相啮合，所述蜗杆与一可驱动蜗杆转动的同步机构相关联，所述同步机构使蜗杆与涡轮的转速比和蜗杆与蜗轮的传动比保持同步。

我们知道，蜗轮蜗杆具有自锁作用，也就是说，蜗轮无法带动蜗杆转动，只能由蜗杆带动蜗轮转动。为此，本发明设置一个可驱动蜗杆转动的同步机构，从而可根据蜗轮蜗杆的传动比控制蜗杆的转速，使蜗杆、蜗轮之间始终保持同步状态。也就是说，此时的蜗轮和曳引轮一样是依靠曳引机驱动的，而蜗杆则是依靠同步机构驱动的，蜗轮和蜗杆处于相互独立的状态，从而使蜗杆不会对蜗轮的转动形成阻碍，同步机构处于空载状态。当系统停电时，蜗杆停止转动，即可对蜗轮形成可靠的机械自锁，从而对曳引轮形成可靠的制动；当曳引机失控导致速度异常时，蜗轮与蜗杆无法形成同步，此时蜗杆会自动阻碍蜗轮的转动，从而可避免轿厢的快速冲顶或蹲底。当曳引机或者同步机构失控导致涡轮和蜗杆不能精确同步时，蜗轮和蜗杆之间会形成相互接触和干扰，此时同步机构的负载会迅速上升，电梯控制系统即可切断同步机构和曳引机的电源，曳引轮依靠蜗轮蜗杆的自锁作用而可靠制动。我们知道，在现有技术中，蜗轮蜗杆是一种具有自锁效果的传动机构，为了提高安全性，人们会在电梯上设置一些可检测轿厢升降速度的传感器，以便在轿厢出现快速升降时切断电源并制动曳引机。而本发明的蜗轮蜗杆既具有自锁作用，同时可构成一个可靠的机械式传感装置，一方面确保在停电或曳引机出现异常情况时可靠地制动曳引轮，另一方面能及时的感知到曳引机的非正常运转，进而可显著地提升电梯运行时的安全性。

作为优选，所述同步机构包括与蜗杆一端相连接的保护电机，蜗杆的另一端与一救援电机相连接，所述救援电机与一备用电源电连接。

保护电机用于控制蜗杆的转速，以便使蜗杆、蜗轮之间始终保持同步状态。当电梯出现异常而停机时，蜗轮蜗杆制动曳引轮，此时，乘客可启动用备用电源供电的救援电机驱动蜗杆转动，从而通过蜗轮带动曳引轮转动，使轿厢移动而实现就近平层，此时的乘客即可手动移开电梯的轿门和层门而实现自救。和现有技术不同的是，本发明在电梯出现异常情况而停机时并非用备用电源直接驱动曳引机，在整个自救过程中，曳引轮始终处于涡轮蜗杆的自锁控制下，救援电机可正向地驱动曳引轮转动，相反地，曳引轮无法反向拖动救援电机转动，从而有效地避免因救援电机的动作停顿或失误等原因导致轿厢的冲顶或蹲底。

作为优选，所述备用电源为蓄电池。

由于在紧急救援时，只需使轿厢就近平层即可，因此，我们可采用蓄电池作为备用电源，从而有利于简化结构，并方便乘客使用。

作为优选，所述备用电源为人力发电机，所述人力发电机包括一个设置在轿厢内的人力驱动元件，当同步机构和曳引机的电源被切断时，轿厢内的乘客可通过人力驱动元件使人力发电机的转子转动发电，从而驱动救援电机转动，进而通过蜗杆、蜗轮带动曳引轮转动。

人力发电机有利于多数乘客通过自行发电的方式实现乘客自救，从而可避免因蓄电池放电等原因造成的蓄电池失效导致无法自救，有利于提高自救的可靠性。

因此，本发明具有如下有益效果：方便电梯轿门的多向自由设置、同时可显著地提高全透明的观光电梯和家用电梯的整体观感，并可显著地提高电梯的安全性。

附图说明

图1是本发明去除三个井道立柱后的一种结构示意图。

图2是本发明安装平台的一种布置结构示意图。

图3使轿厢和井道立柱的连接结构示意图。

图中：1、轿厢11、导靴2、安装平台21、第一转向轮22、第二转向轮23、第三转向轮24、第四转向轮25、蜗轮蜗杆机构26、救援电机3、井道立柱31、导轨4、曳引机5、曳引轮61、第一对重62、第二对重63、基本对重71、第一曳引绳72、第二曳引绳73、第三曳引绳8、定滑轮组。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所示，一种电梯曳引系统中的对重布置结构，包括轿厢1、矩形的安装平台2、设置在安装平台的四个边角处并竖直向下延伸的井道立柱3，在安装平台上设置曳引机4以及与曳引机同轴连接的曳引轮5。井道立柱采用挤出成型的中空结构型材制成，从而在井道立柱内形成竖直的滑移腔。如图3所示，井道立柱的外侧设置沿轴向延伸的导轨31，位于四根井道立柱之间的轿厢的四个边角处分别设置导靴11，导靴与对应的导轨滑动连接。曳引轮上绕设有曳引绳，曳引绳的一端连接对重，另一端连接轿厢，当曳引机驱动曳引轮转动时，即可通过曳引绳带动轿厢上升或下降，对重则相应地下降或上升。此时轿厢四个边角处的导靴与井道立柱的滑轨形成滑动连接，从而可确保轿厢的平稳升降。

本发明主要适用于全透明的观光电梯或家用电梯，为了改善本发明的整体观感，本发明的对重包括长条状的第一对重61和第二对重62，第一对重可移动地位于其中一根井道立柱的滑移腔内，相类似地，第二对重可移动地位于另外一根井道立柱的滑移腔内。曳引绳则包括绕设在曳引轮上的第一曳引绳71和第二曳引绳72，其中第一曳引绳的一端与轿厢顶部相连接，第一曳引绳的另一端则与第一对重相连接，第二曳引绳的一端与轿厢顶部相连接，第二曳引绳的另一端与第二对重相连接，并且第一、第二对重分别位于曳引轮的两侧。这样，当曳引机驱动曳引轮转动时，即可通过第一、第二曳引绳带动轿厢上升或下降，第一、第二对重则相应地下降或上升，并且第一、第二曳引绳对曳引轮形成两个方向相反的牵引作用力，使曳引轮的受力均匀。可以理解的是，我们可使第一、第二对重的重量相等，从而使第一、第二曳引绳对曳引轮形成两个方向相反、大小相同的牵引作用力。

为了便于在轿厢的四侧设置大小相等的轿门，从而形成一个四开门电梯，本发明的轿厢的横截面优选地为正方形，相应地，顶部的安装平台也采用正方形结构。

此外，和曳引机同轴连接的曳引轮优选地可倾斜地设置在安装平台的中间位置，并且曳引轮的轴线大致位于安装平台的对角线上，与第一对重滑动连接的一根井道立柱位于曳引轮的一侧，与第二对重滑动连接的一根井道立柱位于曳引轮的另一侧，并且上述二根井道立柱在安装平台上处于对角位置。当然，我们还需要在安装平台上设置用于第一、第二曳引绳转向的转向轮组，具体地，我们可在安装平台上与第一对重对应的边角处设置一个第一转向轮21，在安装平台上与第二对重对应的边角处设置一个第二转向轮22，同时在安装平台上设置一个第三转向轮23和一个第四转向轮24，其中第三转向轮位于曳引轮和第一转向轮之间，第四转向轮位于曳引轮和第二转向轮之间。第一曳引绳绕设在曳引轮上侧的一端绕过第一转向轮上侧后向下延伸和第一对重相连接，第一曳引绳绕设在曳引轮下侧的另一端绕过第三转向轮的上侧后向下延伸和轿厢相连接；第二曳引绳绕设在曳引轮下侧的一端绕过第二转向轮上侧后向下延伸和第二对重相连接，第二曳引绳绕设在曳引轮上侧的另一端绕过第四转向轮的上侧后向下延伸和轿厢相连接。这样，第一、第二曳引绳均在曳引轮上形成一个来回的绕设，使其在曳引轮上可形成大于180度的包角，从而显著地增加曳引绳和曳引轮之间的摩擦力，避免电梯运行时出现曳引绳在曳引轮上的打滑现象，有利于提高电梯运行的安全性和稳定性。

进一步地，我们还可在剩余的两个井道立柱中的至少一个井道立柱内设置一个可移动的基本对重63，该基本对重上端与一第三曳引绳73的一端相连接，该第三曳引绳的另一端绕过安装平台上的定滑轮组8后与轿厢顶部相连接，从而可用于平衡轿厢的重量，以便尽量减小第一、第二对重的重量和尺寸。需要说明的是，第一、第二对重和基本对重上均可设置滚轮，以便其在井道立柱的滑移腔内顺滑移动。此外，井道立柱可由多段立柱单元沿轴向拼接构成，以便于井道立柱的制造和安装。

为了提高安全性，本发明需要设置一个蜗轮蜗杆机构25，其中的蜗轮与曳引轮的轮轴同轴连接，设置在安装平台上的蜗杆与涡轮啮合。由于相互啮合在一起的蜗轮蜗杆具有自锁作用，也就是说，蜗轮无法带动蜗杆转动，只能由蜗杆带动蜗轮转动。因此，相互啮合的蜗轮蜗杆可构成曳引轮的锁止机构。

当然，为了确保电梯的正常运行，本发明还包括一个同步机构，以便使蜗杆与涡轮的转速比与蜗杆与蜗轮的传动比保持同步。也就是说，当曳引轮和蜗轮停止转动时，蜗杆保持静止，此时的蜗杆可对蜗轮形成可靠的自锁；当曳引机驱动曳引轮转动、以便使轿厢升降时，蜗轮跟随叶轮转动，此时同步机构使蜗杆转动，并且使蜗杆与涡轮的转速比与蜗杆与蜗轮的传动比保持同步。这样，蜗杆不会对蜗轮形成自锁，曳引轮可正常转动，并且涡轮和蜗杆分别右曳引轮和同步机构驱动，在蜗轮和蜗杆之间没有扭矩的传输，此时的同步机构处于空载状态。当电梯停电、或者系统出现异常时，同步机构和曳引轮同时切断电源，此时的蜗杆即可对蜗轮形成可靠的自锁。可以理解的是，本发明还需设置一个电梯控制系统，以便对电梯的运行进行控制，同时检测电梯的故障或异常情况，从而做出及时的动作，以确保电梯运行的安全。由于电梯控制系统是所有电梯都具有的一个现有技术，因此，本实施例中不做具体的描述。

具体地，本发明的同步机构包括具有伺服控制模块的同步控制器、与蜗杆连接的保护电机52，1保护电机同样采用伺服电机，同步控制器可精确控制曳引机和保护电机的转速。同步控制器首先根据电梯轿厢的运行情况控制曳引机的转速，然后根据蜗杆与蜗轮的传动比控制保护电机的转速，从而确保蜗杆与涡轮的转速比与蜗杆与蜗轮的传动比保持同步，进而使蜗杆和蜗轮保持独立转动，此时的保护电机处于空载状态。如果电梯的曳引机的转速控制出现异常，从而导致轿厢升降速度产生异常，或者保护电机的转速控制出现异常，此时涡轮和蜗杆的转速无法匹配，从而在蜗轮蜗杆之间形成相互干扰，此时驱动蜗杆的保护电机的负载会快速上升。当保护电机负载超过最大设定值、或者曳引机与保护电机的转速与设定值之间的偏差超过允许值时，电梯控制系统认定电梯系统出现异常，此时即切断保护电机和曳引机的电源，使蜗杆构成对蜗轮的可靠自锁，从而实现曳引轮的可靠制动，避免发生轿厢冲顶或蹲底的安全事故。需要说明的是，本发明中只要保护电机的转速正常时，则曳引轮无法带动蜗轮快速转动。而如果保护电机的转速过快时，其负载会急速上升，电梯控制系统即可切断保护电机和曳引机的供电，从而确保电梯运行的安全。

为了在电梯出现故障时乘客的及时自救，我们可使蜗杆的一端与保护电机相连接，蜗杆的另一端与一救援电机252相连接，该救援电机平时处于停机状态，也就是说，救援电机的电机轴跟随蜗轮一起转动。当电梯出现停电或异常情况而切断曳引机、保护电机的电源时，乘客可按下轿厢内的自救按钮，从而启动救援电机，此时救援电机即可驱动蜗杆转动，进而通过蜗杆带动蜗轮转动，最终驱动曳引轮转动，使轿厢移动而实现就近平层，乘客即可及时地离开轿厢而完成自救。

为了确保任何情况下的可靠自救，我们可设置一个由蓄电池构成的备用电源，从而在电梯停电时为救援电机供电。还有，备用电源也可以是一个由人力驱动的小型的人力发电机，以便轿厢内的乘客通过人力发电机自行发电为救援电机供电而完成紧急自救。该人力发电机包括具有定子和转子的发电单元（图中未示出）、设置在轿厢内用于驱动转子转动的人力驱动元件（图中未示出）。轿厢内的乘客可通过人力驱动元件使人力发电机的转子转动发电，从而驱动救援电机转动，进而通过蜗杆、蜗轮带动曳引轮转动。人力驱动元件可简单地采用一个设置在轿厢内侧壁上可转动的摇手柄，摇手柄的转动轴和发电单元的转子轴上可分别设置链轮，两个链轮之间绕设传动链条，从而使转动轴通过传动链条与转子相连接。这样，我们可将发电单元设置在轿厢的顶部，从而方便结构布置。当轿厢内的乘客转动摇手柄时，即可通过传动链条带动转子转动，进而实现手摇发电。