专利名称：电梯用紧急制动装置以及电梯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电梯用紧急制动装置以及电梯，尤其是涉及一种适合于在电梯速度超过规定速度时使电梯用紧急制动装置动作的电梯。
背景技术：
在电梯上有义务设置当电梯轿厢的下降速度超过一定速度时以适当的减速度使电梯轿厢停止的安全装置、即紧急制动装置。
紧急制动装置是一种使用被弹性体包围的内侧上设置有2个梯形摩擦部件的制动件，当电梯轿厢的速度超过一定速度时，以2个制动件按压设置在升降通道墙壁上的电梯用导轨，利用通过弹性变形而产生的力来产生制动力的制动装置，一直以来，制动件均由具有适当摩擦系数以及耐磨性的铸铁或铜类烧结合金等材料构成。
可是，近年来，随着建筑物朝超高层化方向发展，在电梯的规格上出现了高速化和大容量化的倾向。在紧急制动装置方面，则要求紧急制动装置在制动时即使因在制动件与导轨之间产生的摩擦热而形成高温的状态下，仍然具有稳定的摩擦力。
例如在专利文献1的日本国发明专利特开平10-182031号公报中公开了一种技术，在该技术中，为了在高速和大容量的条件下仍然能够获得稳定的制动特性，使用耐热性优异的陶瓷制摩擦部件，该摩擦部件被形成为圆柱状或者角部实施了倒角处理的多角柱状，并且该摩擦部件以从制动件本体表面突出的方式被埋设在制动件本体中。
并且，例如在专利文献2的日本国发明专利特开2000-191252号公报中公开了一种技术，在该技术中，为了防止制动件与导轨单侧接触的现象产生，在制动件本体的制动面侧埋设陶瓷制的制动片(摩擦部件)，使其从该制动面突出，并在该埋设部分设置由软质金属构成的环状物，用冲头按压环状面的数个部位，使软质金属构成的环状物产生局部变形，以此对制动片进行固定。
专利文献1-日本国发明专利特开平10-182031号公报专利文献2-日本国发明专利特开2000-191252号公报在上述传统技术中，在紧急制动器动作时，在摩擦部件的滑动面内会产生不均匀的按压力，从而有可能出现因旋转力作用在摩擦部件上，而导致无法抑制摩擦部件旋转的情况。也就是说，当因摩擦力而引起的旋转力超过以铆接方式固定的摩擦部件的保持力时，会导致摩擦部件旋转，而无法确保作用在摩擦部件与导轨之间的摩擦力，从而无法获得适当的减速度。尤其是，在随着下落质量的增大而导致负荷进一步增大时，需要相应地增大制动力，如此，摩擦部件的滑动面内的按压力差进一步加大，从而更加难以抑制摩擦部件的旋转。
而且，制动时产生的导轨切削粉末，根据摩擦部件的设置方法，有时会对摩擦力产生影响。具体来说，当有切削粉末滞留在制动件内时，滑动热将经由切削粉末而传递到制动件的支撑部件上，使支撑部件产生热变形，从而导致摩擦部件无法与导轨均匀接触，由此造成摩擦力下降。
发明内容
本发明的目的在于解决上述传统技术中存在的问题，提供一种可靠性高的电梯用紧急制动装置以及电梯，在该紧急制动装置中，埋设在制动件中的摩擦部件被牢牢地固定，在紧急制动时能够切实地使电梯轿厢停止。
为了实现上述目的，在本发明的一种电梯用紧急制动装置中，在异常发生时使制动件按压在导轨上以产生制动力，从而使电梯的电梯轿厢停止，其中，该电梯用紧急制动装置具有摩擦部件，该摩擦部件具有将圆柱的一部分切除而形成有平面状切除面的形状；所述制动件，其通过保持所述摩擦部件的支撑部件夹住所述导轨；以及弹性体，其将该制动件按压在所述导轨上，所述摩擦部件被设置成，其圆柱的端面被按压在所述导轨上，而所述切除面与所述电梯轿厢的升降方向平行。
根据本发明，能够得到一种可靠性高的电梯用紧急制动装置，在该装置中，即使有偏移的制动力作用在作为制动片的摩擦部件上，摩擦部件也不会旋转，从而能够确保规定的摩擦力，在紧急制动时能够切实地使电梯轿厢停止。
图1是本发明的一实施方式中的电梯的电梯轿厢的立体图；图2是表示图1的紧急制动装置的正视图；图3是图2的紧急制动装置的局部立体图；图4是图2的紧急制动装置所具有的制动件的立体图；图5是表示一实施方式中的摩擦部件与支撑体之间关系的局部立体图；图6是一实施方式中的作用在摩擦部件上的旋转力矩的说明图；图7是对一实施方式中的旋转力矩与保持力矩进行比较的曲线图；图8是一实施方式中的作用在摩擦部件上的应力的说明图；图9是表示另一实施方式中的制动件的立体图；图10是表示另一实施方式中的摩擦部件的侧视图；图11是表示一实施方式中的摩擦部件设置方法的侧视图；图12是表示另一实施方式中的摩擦部件设置方法的侧视图。
符号说明1电梯轿厢2导轨4紧急制动装置5制动件5a支撑体6弹性体8引导板10引导部件12，17摩擦部件15a切除面19凹孔
具体实施例方式
以下参照附图对本发明所涉及的电梯用紧急制动装置进行说明。
图1是电梯所具有的电梯轿厢1以及安装在电梯轿厢1下部的紧急制动装置的立体图，用于载送乘客的电梯轿厢1通过吊索3与设置在建筑物最上层的未图示的驱动系统连接。在本图中，为了便于理解，省略了电梯门开闭设备以及外框的详细图示。
在升降通道的两侧，设置有在升降时对电梯轿厢1进行引导的一对导轨2。在电梯轿厢1的下部设置有一对紧急制动装置4，该一对紧急制动装置夹住被形成为T字型剖面形状的各条导轨2的T字型纵向轨条。所述一对紧急制动装置4由未图示的连接机构连接。
图2是紧急制动装置的纵向剖面图，图中，紧急制动装置以导轨为中心左右对称地设置。紧急制动装置4具有被形成剖面呈梯形的一对制动件，制动件5的上端侧为短边，下端侧为长边。
一对制动件5被设置成可夹持导轨2，该一对制动件与导轨之间具有细小的间隙，并且与导轨2大致平行。制动件5的背面是呈越往上方越窄的楔形的平滑倾斜面。
在引导部件10上设置对移动进行引导的引导板8，使得制动件5能够移动到规定的位置。引导部件10的内侧形成与制动件5的倾斜面平行的倾斜面，而其外侧为垂直面，该垂直面被弹性体6包围。引导部件10的外周部被弹性体6包围，其中，该弹性体被形成为U字型，其与导轨2相对的一侧呈开放状。制动件5、引导板8、引导部件10以及弹性体6被收容在框架9内，制动件的一端与用于使紧急制动装置启动的未图示的驱动单元所具有的提起杆连接。
图3表示紧急制动装置的动作状态。多个引导辊11被按压在制动件5的倾斜面上。引导辊11以可旋转的方式保持在引导部件10上，在引导部件10的作用下，制动件能够顺利地朝上方移动。
引导部件10具有与制动件5的倾斜面平行的倾斜面，由于引导部件10的背面侧是垂直面，所以由弹性体6夹住引导部件10的垂直面。因此，当紧急制动装置动作时，制动件5相对于引导部件10被往上提起，引导部件10扩展。因引导部件10扩展而产生的反作用力作用在制动件5上，使制动件5朝着相互间距离缩小的方向移动。然后，制动件5夹住导轨2。
图4是制动件的外观示意图。制动件5具有由铸铁构成的四角柱状的支撑体5a以及接合在支撑体5a的导轨相对面侧的多根摩擦部件12(在本实施例中为4根，排列成2列)。摩擦部件12由氮化硅、碳化硅、氧化铝以及赛隆等高性能陶瓷构成。摩擦部件12与支撑体5a之间的接合例如采用热压配合的方式，以摩擦部件前端部从制动件表面突出1～3mm的方式进行。摩擦部件12在导轨2上滑动。
图5是拆开制动件5的支撑体5a与摩擦部件12时的立体图。摩擦部件12呈圆柱被切掉一部分的形状，该切除面15a呈长方形(以下称为D字型)。即，摩擦部件12具有将圆柱的一部分切除而形成有平面状切除面的形状。
在导轨2上滑动的滑动面的端部13以及切除面的端部14实施了倒角处理。并且，切除面的端部18a，18b也实施了倒角处理。其目的是为了缓和该端部18a(或18b)因承受摩擦部件的旋转力而产生的应力集中的现象。端部18a，18b也可以设置成平滑的曲面。
在制动件5上例如通过放电加工形成有用于以热压配合保持摩擦部件12的凹孔19。该凹孔19的形状与摩擦部件12的形状相同，为D字型形状。并且通过嵌合使凹孔19的切除面15b与摩擦部件12的切除面15a处于相同位置上。
摩擦部件12的切除面15a的长度L1比支撑体5b的凹孔19的切除面的长度L2稍长。换言之，摩擦部件12的滑动面的切除侧的宽度L3比支撑体5b的凹孔19的宽度L4稍窄。其理由是，在对摩擦部件12进行热压配合时，能够使摩擦部件牢固地保持在支撑体5a的圆周面上。
通过将摩擦部件保持成上述形状，来防止摩擦部件脱落和旋转。并且，该切除面15a，15b被设置在与电梯轿厢的升降方向、即紧急制动装置动作时摩擦部件12沿导轨2滑动的滑动方向大致平行的位置。也就是说，摩擦部件具有将圆柱的一部分切除而形成有平面状切除面的形状，并且摩擦部件被设置成，其圆柱的端面被按压在导轨2上，而其切除面15a与电梯轿厢的升降方向平行。
当电梯轿厢1的移动速度超过额定速度而达到设定速度时，设置在最高层的未图示的速度检测装置动作，并捕捉与紧急制动装置4相连的未图示的调速器绳索。调速器绳索与提起杆29连接，提起杆29与制动件5连接，相对于安装在下落的电梯轿厢1上的紧急制动装置4，制动件5被相对地往上提起，并夹住设置在电梯轿厢1两侧的升降通道壁上的导轨2，同时，以包围制动件5的方式设置的U字型的弹性体6张开而产生弹性变形，由此使导轨2与制动件5之间产生摩擦力，使电梯轿厢1停止。
当制动件5的摩擦部件12抵接于导轨2后，制动件以各个摩擦部件12的边缘轻度切削导轨2滑动面的方式在导轨2的滑动面上移动。其结果，导轨2上产生切削阻力，并且该切削阻力起到摩擦力的作用。因此，为了使导轨2上产生切削阻力，摩擦部件12的边缘优选比较锐利。可是，如果在陶瓷制的摩擦部件12上设置锐利的角部，则会在抵接时产生应力集中，而超过材料的强度，所以，为了缓和应力，而实施了倒角处理。并且，通过使用耐热性能良好的陶瓷制摩擦部件12，可以防止因滑动热而导致摩擦部件软化或者发热胶合。
当不均匀的摩擦力作用在摩擦部件12上时，在摩擦部件上会产生旋转力。在这种情况下，D字型的摩擦部件的端部18a(或者18b)与支撑体5a的切除面15b接触而使旋转力停止。由于端部18a实施了倒角处理，应力不会集中，所以能够牢固地保持摩擦部件，即使产生不均匀的摩擦力，也能够获得规定的制动力。
以下对作用在摩擦部件12上的旋转力矩的计算方法进行说明。
将制动件5与导轨2之间的摩擦系数μ设定为0.25，并且根据材料强度的极限将每个摩擦部件的按压力设定为约50kN。如图6(a)所示，作用在圆柱状摩擦部件17的边缘上的旋转力矩T1可以根据下式算出。
F1＝μNT1＝F1×r其中，F1表示摩擦力，μ表示摩擦系数，N表示按压力，r表示摩擦部件的半径。
如图6(b)所示，摩擦力只作用在摩擦部件17右半圆17b(或者左半圆17a)上时的半圆部分内的平均旋转力矩T2可以根据下式算出。
F2＝μN/s T2＝2/3F2×r3其中，F2表示每单位面积的摩擦力，μ表示摩擦系数，N表示按压力，s表示摩擦部件的半圆的面积，r表示摩擦部件的半径。
图7表示图6(a)和(b)所示的旋转力矩的计算结果，条形曲线表示对摩擦部件17进行热压配合时的旋转保持力矩。摩擦部件的半径为6.5mm(直径为15mm，边缘倒角为1mm)。
在最不利的条件下，作用在某个摩擦部件17的边缘部分的旋转力矩约为81N·m。此外，摩擦力只作用在半圆部分17b时的平均旋转力矩约为34N·m。与此相比，对摩擦部件17与支撑体铸铁进行热压配合时的配合厚度为2～3μm的摩擦部件的旋转保持力矩的实测值约为11N·m。
因此，如果仅仅依靠对摩擦部件进行热压配合而成的保持结构，则在摩擦力非常不均匀的时候，会导致摩擦部件旋转而无法获得规定的制动力。而且，如果为了确保旋转保持力矩而增加热压配合的配合厚度，则作用在摩擦部件上的摩擦应力会变得过大，从而不理想。
以下说明为了抑制摩擦部件的旋转而设置的长方形的切除面的位置。
切除面15a，15b设置在与紧急制动装置动作时摩擦部件12沿导轨2滑动的滑动方向、即电梯轿厢的升降方向大致平行的位置(侧部)。这是因为，在该位置上，因摩擦力而作用在摩擦部件上的应力最小。
图8表示因摩擦力而作用在摩擦部件上的应力。当箭头22所指方向的摩擦力作用在摩擦部件12的表面上时，在摩擦部件的长度方向(制动件的进深方向)，在下部位置20上产生拉伸应力，并在制动件的固定端部处出现最大值。另一方面，与作用在下部位置20上的应力相等的压缩应力作用在上部位置21处。即，在紧急制动动作中，承受作用在摩擦部件12上的力的承担部位是摩擦部件的上部和下部。
因此，理想的是，从抑制旋转的角度出发，承受旋转力的部位应特别避开作用有拉伸应力的下部位置，而应选择应力的中立点即侧部。并且，通过将承受摩擦力的部位与承受旋转力的部位分开，能够避免应力集中。
在此，摩擦部件的切除面的长度L1(图5)如果过短，则无法发挥阻止旋转的作用，而如果过长，则如上所述，与承受摩擦力的区域重叠，而产生应力集中，所以该长度优选为摩擦部件直径的1/5～1/2左右。
以下说明其他实施方式所涉及的在制动件上加工D字型凹孔的加工方法。
图9是制动件的分解立体图。只按照摩擦部件的设置数量，用钻头进行加工，形成相应数量的圆柱状孔24(在图9中为6个)。然后，为了切除圆柱状孔24的一部分，例如通过铣床加工在上下方向形成贯穿制动件宽度方向中央部分的沟槽25。通过使圆柱状孔24的切除位置相互相对向，可以方便沟槽25的加工。并且，加工比沟槽25宽度稍宽的方棒23，加热制动件，扩大凹孔，并插入未图示的摩擦部件，将方棒23放入沟槽25后冷却，以此进行组装。由此，与放电加工相比，可以降低加工成本。此外，在组装方棒23时，也可以准备比沟槽25宽度稍窄的方棒23，同时使用螺栓紧固、粘接和焊接等方法进行组装。
图5所示的摩擦部件12也可以采用粘结剂固定在支撑体5a上。此时，将支撑体5a的凹孔的大小加工成比摩擦部件的直径稍微大一点。并且，在凹孔与摩擦部件12之间设置粘结剂。粘结剂的种类优选以耐热性优秀的陶瓷粒子为主成分的粘结剂等。
图10表示其他实施方式的摩擦部件的纵向剖面形状。
图中的摩擦部件设置有多个切除面，在摩擦部件26的相互相对位置设置了两个切除面27、28，如此，由于能够在两处承受旋转力，所以能够进一步避免应力的集中。
图11表示在支撑体5a上的摩擦部件12的另一种设置方法。为了确保摩擦力，除了如上所述的那样不让摩擦部件12转动之外，还在导轨的宽度方向加大摩擦部件12的密度以确保滑动宽度，并且将制动时产生的导轨切削粉末排出到制动件的外面，这点很重要。如果切削粉末滞留在制动件内部，则滑动热会经由切削粉末而传递到制动件的支撑部件上，使支撑部件产生热变形，从而导致摩擦部件无法与导轨均匀接触，摩擦力因此下降。
因此，如图11所示，将8根摩擦部件设置成3列的交错型。所谓的交错型是指将相邻设置的摩擦部件在上下方向上错开设置。一般的做法是，将摩擦部件设置成摩擦部件的一半相互重叠。
在本实施例中，使用了2种形状的摩擦部件。3列摩擦部件中，在端部列设置只有一个切除面的D字型摩擦部件30、31，而在中央列设置具有2个切除面的摩擦部件32。所有的切除面均被设置成与电梯轿厢的升降通道方向平行。其中，端部列的摩擦部件30，31的切除面30a，31a被设置成朝向中央侧。
假设设置在端部列的摩擦部件30和设置在与该摩擦部件相同高度的另一端部列的摩擦部件31之间的导轨宽度方向的间隔为W1，摩擦部件30和在导轨上下方向错开设置的相邻的中央列的摩擦部件32之间的导轨上下方向的间隔为W2时，满足W1＜W2的关系。
并且，中央列的摩擦部件32的2处的切除面端部32a，32b被设置成与端部列的摩擦部件30，31中的各为一个的切除面30a，31a在同一直线上(虚线33a，33b)。即，在导轨宽度方向上，摩擦部件不重叠，并且排列成相互之间没有间隙。
以上对具有设置了上述摩擦部件的制动件的紧急制动装置的动作进行说明。图12表示制动件的摩擦部件的设置方法和切削粉末的排出方向之间的关系。
当由陶瓷构成的摩擦部件抵接于导轨后，制动件以各个摩擦部件的边缘轻度切削导轨滑动面的方式在导轨的滑动面上移动。此时会产生切削粉末。例如，由摩擦部件30，31切削下来的切削粉末中，穿过摩擦部件30，31的间隙34的切削粉末与摩擦部件32碰撞后，如箭头35a，35b所示，流向制动件的两个端部，并被排出向制动件外。此时，与在导轨宽度方向设置在相同高度位置的摩擦部件30，31的间隙宽度W3相比，在导轨上下方向错开设置的相邻的摩擦部件30，32的上下方向的间隙宽度W4更宽，所以切削粉末很容易排出，而不会滞留在制动件内的摩擦部件之间。并且，中央列的摩擦部件32，由于设置了2处切除面，所以制动件内的间隙增大，切削粉末的排出变得更为容易。并且，通过使端部列的切削部分朝向中央侧，可以确保更宽的间隙宽度W3，这样，切削粉末更不容易在间隙34内滞留。
此外，由于使摩擦部件无间隙地设置在导轨宽度方向，所以在导轨切削宽度W5的范围内不会出现切削粉末滞留的部分，并且有效滑动宽度增加，所以能够确保更大的制动力。
将摩擦部件排列成4列以上的交错形状的情况也一样，由于摩擦部件在导轨宽度方向上排列得紧凑，而在导轨上下方向上排列得稀疏，所以同样能够方便地排出切削粉末，但如果列数过多，则在中央部分发生的切削粉末的排出将变得困难，所以不理想。
而且，在本实施例中使用了2种摩擦部件，使切削粉末的排出变得容易，但如果为了抑制加工成本而只使用1种摩擦部件，其效果也不会大幅度下降。并且，如果使用其他的防摩擦部件旋转机构，则本实施例的摩擦部件的设置并不仅限于具有切除面的摩擦部件。
权利要求
1.一种电梯用紧急制动装置，在异常发生时使制动件按压在导轨上以产生制动力，从而使电梯的电梯轿厢停止，该电梯用紧急制动装置的特征在于，具有摩擦部件，该摩擦部件具有将圆柱的一部分切除而形成有平面状切除面的形状；所述制动件，其通过保持所述摩擦部件的支撑部件夹住所述导轨；以及弹性体，其将该制动件按压在所述导轨上，其中所述摩擦部件被设置成，其圆柱的端面被按压在所述导轨上，而所述切除面与所述电梯轿厢的升降方向平行。
2.如权利要求1所述的电梯用紧急制动装置，其特征在于，所述摩擦部件由陶瓷构成。
3.如权利要求1所述的电梯用紧急制动装置，其特征在于，所述摩擦部件的在所述导轨上滑动的滑动面的端部以及所述切除面的端部实施了倒角处理。
4.如权利要求1所述的电梯用紧急制动装置，其特征在于，所述切除面的端部实施了倒角处理。
5.如权利要求1所述的电梯用紧急制动装置，其特征在于，所述制动件上形成有用于保持所述摩擦部件的凹孔，所述凹孔以及所述摩擦部件的形状被形成为D字型形状。
6.如权利要求1所述的电梯用紧急制动装置，其特征在于，所述摩擦部件设置有多个，所述切除面各自被设置成朝向相同方向。
7.如权利要求1所述的电梯用紧急制动装置，其特征在于，所述摩擦部件具有多个切除面，该等切除面中的至少一个切除面被设置成与所述电梯轿厢的升降方向平行。
8.如权利要求1所述的电梯用紧急制动装置，其特征在于，所述切除面的长度相当于所述摩擦部件直径的1/5～1/2。
9.一种电梯，在异常发生时使制动件按压在导轨上以产生制动力，从而使电梯的电梯轿厢停止，其特征在于，具有紧急制动装置，该紧急制动装置具有摩擦部件，该摩擦部件具有将圆柱的一部分切除而形成有平面状切除面的形状；所述制动件，其通过保持所述摩擦部件的支撑部件夹住所述导轨；以及弹性体，其将该制动件按压在所述导轨上，其中，所述切除面被设置成与所述电梯轿厢的升降方向平行。
全文摘要
提供一种电梯用紧急制动装置以及电梯，牢固地固定埋设在制动件中的摩擦部件，提高在紧急制动时切实停止电梯轿厢的可靠性。在本发明的电梯用紧急制动装置中，在异常发生时使制动件(5)按压在导轨(2)上以产生制动力，从而使电梯轿厢(1)停止，其中，该电梯用紧急制动装置具有摩擦部件(12)，该摩擦部件具有将圆柱的一部分切除而形成有平面状切除面(15a)的形状；制动件(5)，其通过保持摩擦部件(12)的支撑部件(5a)夹住导轨(2)；以及弹性体(6)，其用于将制动件(5)按压在导轨(2)上，摩擦部件(12)被设置成，其圆柱的端面被按压在导轨(2)上，而切除面(15a)与电梯轿厢(1)的升降方向平行。
文档编号B66B5/22GK101074076SQ20071010118
公开日2007年11月21日 申请日期2007年5月9日 优先权日2006年5月15日
发明者佐藤五郎, 岩佐正明, 宫田弘市, 大森贡, 座间秀隆 申请人:株式会社日立制作所