带有紧急制动系统的电梯制动器及其工作方法与流程

本发明属于电梯制动器技术领域，特别涉及带有紧急制动系统的电梯制动器及其工作方法。

背景技术：

传统的电梯制动器一般为电磁制动器，其组成部件为压缩弹簧、制动电磁机构、制动瓦、制动轮、传动和调整机构等。它的主要原理是通过电磁线圈通断电时产生或失去电磁吸力，来控制衔铁的动作，以达到制动的目的。在电梯广泛应用于人们日常生活的今天，人们逐渐开始重视电梯运行的安全性和舒适感，而制动器的故障会造成电梯溜车、冲顶或蹾底，所以有必要预防制动器的故障，确保电梯制动器性能安全可靠。

电梯制动器存在的问题可以分为两方面：1.电气类问题；2.机械类问题。

电器类问题主要是控制制动器的触点接触不良或粘连，时断时续，造成闸瓦与制动轮间摩擦而磨损，产生制动力失效。

机械类问题主要包括：机械卡阻造成制动器断电后无法合闸或者合闸缓慢；制动弹簧由于长期使用，导致其压力不足，造成制动力不足；制动器中衔铁安装歪斜，导致摩擦闸瓦磨损严重，制动轮与摩擦闸瓦之间接触面积小于80％，制动力减小；电磁线圈铁芯存在剩磁现象，在开闸瞬间，电磁线圈力大于闭闸制动弹簧力，在电梯到站瞬间，制动铁芯被卡，不能闭合，易发生轿厢溜车事故。

以上这些问题致使制动器的安全稳定性差。为了使制动器构件强度高，避免安装歪斜，同时可以提供较大的制动力矩以及提高制动器的可靠性，故开发一种带有紧急制动系统的电梯制动器对于提高电梯制动器性能和安全有重要意义。

技术实现要素：

针对现有制动器存在的问题，本发明提供一种带有紧急制动系统的电梯制动器及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明带有紧急制动系统的电梯制动器，包括制动弹簧、线圈绕组、导柱、衔铁、紧急制动组件、手动松闸杆、预紧力调节杆、组合支撑体、舌板以及固定在舌板上的摩擦闸瓦；所述的组合支撑体包括壳体、弹簧套筒和铁芯盘；所述的壳体开设有套筒安装孔一、松闸杆安装孔一、两个制动组件安装孔一、两个铁芯柱安装孔一和两个转动轴安装孔一；套筒安装孔一、松闸杆安装孔一、两个制动组件安装孔一和两个转动轴安装孔一的中心位于同一直线上，且两个铁芯柱安装孔一关于该直线对称设置；两个制动组件安装孔一关于壳体中心对称设置，两个转动轴安装孔一关于壳体中心对称设置；所述的铁芯盘开设有套筒安装孔二、松闸杆安装孔二、两个制动组件安装孔二、两个铁芯柱安装孔二和两个转动轴安装孔二；套筒安装孔二与套筒安装孔一同轴设置，松闸杆安装孔二与松闸杆安装孔一同轴设置，两个制动组件安装孔二与两个制动组件安装孔一分别同轴设置，两个铁芯柱安装孔二与两个铁芯柱安装孔一分别同轴设置，两个转动轴安装孔二与两个转动轴安装孔一分别同轴设置；每个转动轴安装孔二与对应一个制动组件安装孔二的最大孔径段连通；铁芯盘与壳体通过螺钉连接；套筒安装孔二和套筒安装孔一与弹簧套筒两端分别固定；所述的导柱一端固定在铁芯盘上；所述的衔铁套在导柱上；舌板固定在衔铁上；铁芯柱安装孔二和铁芯柱安装孔一与铁芯柱两端分别固定；铁芯柱上设有线圈绕组，所述的线圈绕组包括线圈骨架和绕在线圈骨架上的励磁线圈；线圈骨架固定套在铁芯柱上；弹簧套筒内设有制动弹簧；预紧力调节杆穿过制动弹簧、衔铁和舌板，两端均连接有螺母，且两端的螺母分别压紧舌板和壳体；所述的制动弹簧一端与衔铁固定，另一端由与预紧力调节杆通过螺纹连接的螺套压紧，且螺套与制动弹簧的相对面处固定环形压力传感器；环形压力传感器的信号输出端与计算机相连。

所述的紧急制动组件包括挡板转动轴、挡板、紧急制动弹簧、紧急制动闸瓦、轮毂、联轴器和伺服电机；伺服电机与计算机相连；伺服电机的输出轴与挡板转动轴通过联轴器连接；挡板转动轴与挡板一端通过螺纹固定连接；紧急制动闸瓦固定在轮毂上。紧急制动组件共有两个，每个紧急制动组件的轮毂与铁芯盘对应的一个制动组件安装孔二构成滑动副；每个紧急制动组件的挡板转动轴支承在壳体对应的一个转动轴安装孔一和铁芯盘对应的一个转动轴安装孔二内；每个紧急制动组件的挡板设置在铁芯盘对应一个制动组件安装孔二的最大孔径段内，并压紧该紧急制动组件的轮毂上的凸块，对轮毂轴向定位；每个紧急制动组件的紧急制动弹簧设置在壳体对应的一个制动组件安装孔一和铁芯盘对应的一个制动组件安装孔二内，两端分别压紧壳体和该紧急制动组件的轮毂内端面。

所述的手动松闸杆与壳体的松闸杆安装孔一和铁芯盘的松闸杆安装孔二间隙配合；手动松闸杆外端的外螺纹与螺母连接，该螺母压紧壳体设置；手动松闸杆内端一体成型的松闸块由舌板的松闸槽侧部开口嵌入松闸槽内；所述松闸槽的横截面呈凸字形，形成的松闸槽顶部限位条对松闸块进行沿手动松闸杆轴向方向的限位；松闸槽的深度大于松闸块的厚度。

电容式位移传感器套置在螺柱上；螺柱固定在舌板上，并与压紧电容式位移传感器的双螺母连接；电容式位移传感器测试舌板与制动轮之间的距离，电容式位移传感器的信号输出端与计算机相连。

进一步，还包括回复组件；所述的回复组件包括复位铁芯、复位线圈、压板和复位铁柱。复位线圈框架套置在复位铁芯外，并与复位铁芯配合连接；所述的压板与复位线圈框架通过螺栓固定连接；复位线圈绕在复位线圈框架上；回复组件共有两个，每个回复组件的复位线圈通过螺栓固定连接在壳体对应的一个制动组件安装孔一处；每个回复组件的复位铁柱与一个紧急制动组件的轮毂固定，并穿过该紧急制动组件的紧急制动弹簧设置。

进一步，还包括限位板，所述的限位板通过螺钉固定在导柱远离铁芯盘的一端；限位板呈圆形，垂直于导柱设置；导柱有阵列排布的四个。

进一步，所述的弹簧套筒内径比制动弹簧外径大；弹簧套筒与壳体和铁芯盘过盈配合。

进一步，所述的线圈绕组采用uv滴胶固化。

进一步，所述的铁芯盘与衔铁的相对面处设有减震垫。

进一步，所述的复位铁柱与轮毂通过螺纹连接。

该带有紧急制动系统的电梯制动器的工作方法，具体如下：

当线圈绕组通电时，铁芯柱产生磁场，衔铁在磁场的作用下克服制动弹簧的阻力向铁芯盘运动，舌板和摩擦闸瓦随衔铁运动，摩擦闸瓦不再制动制动轮。当线圈绕组断电后，衔铁失去磁场作用，并在制动弹簧的作用力下带动舌板和摩擦闸瓦向制动轮运动，摩擦闸瓦使制动轮制动，当制动力不足而发生溜车现象时，环形压力传感器反馈给计算机的压力小于阈值，计算机向伺服电机输入电信号，伺服电机对挡板转动轴施加扭矩，在挡板转动轴的作用下，挡板转动不再对轮毂限位，紧急制动弹簧失去轴向约束，紧急制动闸瓦在轮毂的推动下抱紧制动轮，起到紧急制动的作用。紧急制动后进行电梯维修时，对回复组件进行通电，复位铁柱在电磁力的作用下带动轮毂回到紧急制动前的初始位置，计算机向伺服电机输入电信号，伺服电机对挡板转动轴施加扭矩，在挡板转动轴的作用下，挡板重新回转到原来的位置对轮毂限位，从而压紧紧急制动弹簧；然后回复组件断电，使用扳手旋转手动松闸杆上的螺母，使手动松闸杆带动摩擦闸瓦离开制动轮。维修时，摩擦闸瓦是否要更换判别如下：若电容式位移传感器反馈的发生溜车现象时舌板与制动轮之间的距离达到过阈值，则计算机判断需要更换摩擦闸瓦，否则计算机判断只是制动弹簧预紧力不足，通过手动旋转预紧力调节杆上的螺套增加制动弹簧的预紧力。

进一步，制动弹簧的预紧力调节过程如下：线圈绕组断电，衔铁失去磁场作用，并在制动弹簧的作用力下带动舌板和摩擦闸瓦向制动轮运动，摩擦闸瓦压紧制动轮，松开预紧力调节杆上压紧壳体的螺母，然后调节螺套，使得环形压力传感器反馈的压力信号大于阈值；最后，拧紧预紧力调节杆上压紧壳体的螺母。

本发明的有益效果：

1.在紧急制动情况下，增加了抱闸臂上闸瓦与制动轮的接触面积，增大了制动力。

2.环形压力传感器可在线实时监测制动弹簧所提供的制动力的大小，起到提前预警作用。电容式位移传感器可以在线监测制动器失电抱闸时舌板与制动轮之间的距离，通过位移数值上的变化，判断制动器间隙是否需要调整或闸瓦是否需要更换。维修人员可根据环形压力传感器和电容式位移传感器采集的数据，确定维修时间，免去了经常需要调节手动制动螺杆的麻烦。

3.设置了紧急制动装置，与传统的制动器相比，在制动弹簧由于长期使用，导致其压力不足，造成制动力不足或者断电后产生机械卡阻时，制动器仍然可以起到制动作用。

4.导柱可以避免由于衔铁安装歪斜，导致摩擦闸瓦磨损严重的情况。

5.在铁芯盘和衔铁之间安装减震垫，可以减少由于衔铁在动作过程中与铁芯盘碰撞而产生的噪声。

附图说明

图1是本发明的整体结构剖视图；

图2是本发明中铁芯盘的结构剖视图；

图3是本发明中铁芯盘的侧面示意图；

图4是本发明中紧急制动组件的结构示意图；

图5是本发明中挡板的结构示意图；

图6是本发明中线圈绕组的结构示意图；

图7是本发明中回复组件的结构示意图；

图8是本发明中紧急制动组件的工作流程图；

图中：1、制动弹簧，2、线圈绕组，3、导柱，4、衔铁，5、紧急制动组件，6、组合支撑体，7、减震垫，8、轮毂，9、紧急制动闸瓦，10、舌板，11、壳体，12、弹簧套筒，13、螺钉，14、铁芯盘，15、铁芯柱，16、限位板，17、线圈骨架，18、摩擦闸瓦，19、紧急制动弹簧，20、挡板转动轴，21、挡板，22、伺服电机的输出轴，23、伺服电机，24、联轴器，25、环形压力传感器，26、励磁线圈，27、回复组件，28、电容式位移传感器，29、手动松闸杆，30、螺柱，31、预紧力调节杆，32、复位铁芯，33、复位线圈，34、压板，35、复位铁柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，带有紧急制动系统的电梯制动器，包括制动弹簧1、线圈绕组2、导柱3、衔铁4、紧急制动组件5、手动松闸杆29、预紧力调节杆31、回复组件27、组合支撑体6、舌板10以及固定在舌板10上的摩擦闸瓦18；组合支撑体6包括壳体11、弹簧套筒12和铁芯盘14；壳体11开设有套筒安装孔一、松闸杆安装孔一、两个制动组件安装孔一、两个铁芯柱安装孔一和两个转动轴安装孔一；套筒安装孔一、松闸杆安装孔一、两个制动组件安装孔一和两个转动轴安装孔一的中心位于同一直线上，且两个铁芯柱安装孔一关于该直线对称设置；两个制动组件安装孔一关于壳体11中心对称设置，两个转动轴安装孔一关于壳体11中心对称设置；铁芯盘14开设有套筒安装孔二、松闸杆安装孔二、两个制动组件安装孔二、两个铁芯柱安装孔二和两个转动轴安装孔二；套筒安装孔二与套筒安装孔一同轴设置，松闸杆安装孔二与松闸杆安装孔一同轴设置，两个制动组件安装孔二与两个制动组件安装孔一分别同轴设置，两个铁芯柱安装孔二与两个铁芯柱安装孔一分别同轴设置，两个转动轴安装孔二与两个转动轴安装孔一分别同轴设置；每个转动轴安装孔二与对应一个制动组件安装孔二的最大孔径段连通；铁芯盘14与壳体11通过螺钉13连接；套筒安装孔二和套筒安装孔一与弹簧套筒12两端分别固定；导柱3一端固定在铁芯盘14上；衔铁4套在导柱3上，可沿导柱3做往复运动；舌板10固定在衔铁4上；铁芯柱安装孔二和铁芯柱安装孔一与铁芯柱15两端分别固定；铁芯柱15上设有线圈绕组2，线圈绕组2包括线圈骨架17和绕在线圈骨架17上的励磁线圈26；线圈骨架17固定套在铁芯柱15上；弹簧套筒12内设有制动弹簧1；预紧力调节杆31穿过制动弹簧1、衔铁4和舌板10，两端均连接有螺母，且两端的螺母分别压紧舌板10和壳体11；制动弹簧1一端与衔铁4固定，另一端由与预紧力调节杆31通过螺纹连接的螺套压紧，且螺套与制动弹簧1的相对面处固定环形压力传感器25；环形压力传感器25的信号输出端与计算机相连；当制动弹簧1预紧力不足时，可通过螺套调节增加制动弹簧1的预紧力。

紧急制动组件5包括挡板转动轴20、挡板21、紧急制动弹簧19、紧急制动闸瓦9、轮毂8、联轴器24和伺服电机23；伺服电机23与计算机相连，接收计算机发出的指令信号；伺服电机23的输出轴22与挡板转动轴20通过联轴器24连接；挡板转动轴20与挡板21一端通过螺纹固定连接；紧急制动闸瓦9固定在轮毂8上，从而增加了紧急制动闸瓦9的稳定性，保证其与制动轮的接触面积基本不发生变化。紧急制动组件5共有两个，每个紧急制动组件5的轮毂8与铁芯盘14对应的一个制动组件安装孔二构成滑动副；每个紧急制动组件5的挡板转动轴20支承在壳体11对应的一个转动轴安装孔一和铁芯盘14对应的一个转动轴安装孔二内；每个紧急制动组件5的挡板21设置在铁芯盘14对应一个制动组件安装孔二的最大孔径段内，并压紧该紧急制动组件5的轮毂8上的凸块，从而对轮毂8轴向定位；每个紧急制动组件5的紧急制动弹簧19设置在壳体11对应的一个制动组件安装孔一和铁芯盘14对应的一个制动组件安装孔二内，两端分别压紧壳体11和该紧急制动组件5的轮毂8内端面。

如图7所示，回复组件27包括复位铁芯32、复位线圈33、压板34和复位铁柱35。复位线圈框架套置在复位铁芯32外，并与复位铁芯32配合连接；压板34与复位线圈框架通过螺栓固定连接，目的是为了防止复位铁芯32发生轴向移动而造成产生的磁场不稳定；复位线圈33绕在复位线圈框架上；回复组件27共有两个，每个回复组件27的复位线圈33通过螺栓固定连接在壳体11对应的一个制动组件安装孔一处；每个回复组件27的复位铁柱35与一个紧急制动组件5的轮毂8固定，并穿过该紧急制动组件5的紧急制动弹簧19设置；当紧急制动结束后，对复位线圈33进行通电，复位铁柱35在电磁力的作用下带动轮毂8回到初始位置，实现紧急制动组件5的循环利用。

如图1所示，手动松闸杆29与壳体11的松闸杆安装孔一和铁芯盘14的松闸杆安装孔二间隙配合；手动松闸杆29外端的外螺纹与螺母连接，该螺母压紧壳体11设置；手动松闸杆29内端一体成型的松闸块由舌板10的松闸槽侧部开口嵌入松闸槽内；松闸槽的横截面呈凸字形，形成的松闸槽顶部限位条对松闸块进行沿手动松闸杆轴向方向的限位；松闸槽的深度大于松闸块的厚度；手动松闸杆29的主要作用是在电梯紧急制动后进行手动盘车时，使用扳手对螺母进行旋转，使手动松闸杆带动摩擦闸瓦18离开制动轮。

电容式位移传感器28套置在螺柱30上；螺柱30固定在舌板10上，并与压紧电容式位移传感器28的双螺母连接；当摩擦闸瓦磨损时，衔铁4与铁芯盘14的间隙进一步增大，电容式位移传感器28测试舌板10与制动轮之间的距离，电容式位移传感器28的信号输出端与计算机相连，计算机判断发生溜车现象时衔铁4与铁芯盘14的间隙是否达到临界值，若间隙超过临界值，此时认为摩擦闸瓦磨损严重，维修人员应当调整或更换闸瓦。本发明用于检测摩擦闸瓦磨损量的装置为电容式位移传感器，电容位移传感器是一种非接触电容式原理的精密测量仪器，具有一般非接触式仪器所共有的无磨擦、无损磨和无惰性特点外，还具有信噪比大、灵敏度高、零漂小、频响宽、非线性小、精度稳定性好、抗电磁干扰能力强和使用操作方便等优点。电容式位移传感器的工作原理是当被测物体发生移动时，电容式位移传感器的电介质进入极板间的长度将会随之发生变化，电容也会跟着发生变化，通过判断电容的变化，从而知道被测物体的位移量。

壳体11主要提供支撑和固定作用，壳体11呈矩形。铁芯盘14呈矩形，材质为铁。弹簧套筒12用于放置制动弹簧1，防止制动弹簧1压缩时弯曲变形，弹簧套筒12内径比制动弹簧1外径稍大；弹簧套筒12与壳体11和铁芯盘14过盈配合。

本发明还包括限位板16，限位板16通过螺钉固定在导柱3远离铁芯盘14的一端；限位板16呈圆形，垂直于导柱3设置。限位板16的主要作用是限制衔铁4在导柱3上的移动距离。具体的，导柱3有阵列排布的四个。

uv滴胶作为固化料，将线圈绕组17全部固化住，固化料主要提供对线圈绕组17的保护作用，同时提供整体的绝缘耐压性能。

铁芯盘14与衔铁4的相对面处设有减震垫7，可以减少衔铁4回弹时与铁芯盘14碰撞所产生的噪音。

该带有紧急制动系统的电梯制动器的工作方法，具体如下：

当线圈绕组2通电时，铁芯柱15产生磁场，衔铁4在磁场的作用下克服制动弹簧1的阻力向铁芯盘14运动，舌板10和摩擦闸瓦18随衔铁4运动，摩擦闸瓦18不再制动在制动轮上。当线圈绕组2断电后，衔铁4失去磁场作用，并在制动弹簧1的作用力下带动舌板10和摩擦闸瓦18向制动轮运动，摩擦闸瓦18使制动轮制动，如图8所示，当制动力不足而发生溜车现象时，环形压力传感器25反馈给计算机的压力小于阈值，计算机向伺服电机23输入电信号，伺服电机23对挡板转动轴20施加扭矩，在挡板转动轴20的作用下，挡板21转动90°，紧急制动弹簧19失去轴向约束，紧急制动闸瓦9在轮毂8的推动下抱紧制动轮，起到紧急制动的作用。紧急制动后进行电梯维修(维修过程中需要手动盘车)时，对回复组件27进行通电，复位铁柱35在电磁力的作用下带动轮毂8回到紧急制动前的初始位置，计算机向伺服电机23输入电信号，伺服电机23对挡板转动轴20施加扭矩，在挡板转动轴20的作用下，挡板21重新回转到原来的位置，压紧紧急制动弹簧19；然后回复组件27断电，使用扳手旋转手动松闸杆29上的螺母，使手动松闸杆带动摩擦闸瓦18离开制动轮。维修时，摩擦闸瓦是否要更换判别如下：若电容式位移传感器28反馈的发生溜车现象时舌板10与制动轮之间的距离达到过阈值，则计算机判断需要更换摩擦闸瓦，否则计算机判断只是制动弹簧1预紧力不足，通过手动旋转预紧力调节杆31上的螺套增加制动弹簧1的预紧力。

其中，制动弹簧1的预紧力调节过程如下：线圈绕组2断电，衔铁4失去磁场作用，并在制动弹簧1的作用力下带动舌板10和摩擦闸瓦18向制动轮运动，摩擦闸瓦18压紧制动轮，松开预紧力调节杆31上压紧壳体11的螺母，然后调节螺套，使得环形压力传感器25反馈的压力信号大于阈值；最后，拧紧预紧力调节杆31上压紧壳体11的螺母。

与现有技术中的单系统提供制动力的抱闸式制动器相比，本发明由于环形压力传感器25可实时监测制动力的大小，当制动力不足时，紧急制动组件5动作，可以在紧急制动情况下，增大制动闸瓦的接触面积，提高了制动器的可靠性。与带有手动制动螺杆的制动器相比，本发明环形压力传感器25可以监测制动力的变化情况，电容式位移传感器28可以监测衔铁4与铁芯盘14的间隙变化情况，因此维修人员可根据环形压力传感器25和电容式位移传感器28采集的数据，确定维修时间，免去了经常需要调节手动制动螺杆的麻烦，比如环形压力传感器25反馈给计算机的压力接近于阈值时就进行维修。