安全钳的制作方法

专利名称：安全钳的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安全钳，包括一配有一制动表面的框架，此表面当安全钳制动时压靠一导轨的一第一导引表面，一滚轮装在框架上并装配得可沿着配置在安全钳上的一条轨道运动，此滚轮当安全钳制动时压靠导轨的一第二导引表面。
电梯配备着自动制动装置，起着在电梯速度过高时停止电梯的安全钳的作用。通常，所用的制动装置是一种夹紧式制动器，可以夹紧导轨。一般，安全钳用以制止向下的运动。这样一种夹紧式制动器，也可以用来为了其他原因制止电梯，比如，在某种操作失误导致电梯在门打开时离开门区这种情况下。一种通常的夹紧导轨的制动器，即一种安全钳，其基本结构如下。安全钳框架包括一空腔，以一制动表面面对安放在此空腔中的导轨。安放在空腔中的还有一楔块或一滚轮，它装在空腔中的一条轨道上，当安全钳被启动时，它被驱动而顶靠电梯导轨。电梯导轨安放在制动表面与楔块或滚轮之间。轨道的形状做得当楔块或滚轮沿导轨方向运行在轨道上时，导轨由楔块或滚轮压紧在制动表面上，从而产生制止电梯间的制动作用。安全钳也可以装在配重上。
由安全钳施加于导轨的压力是借助于一弹簧设定的。通过制动表面与导轨之间的摩擦，压紧力的大小决定了电梯的减速作用。采用弹簧加载式的压紧可补偿在减速期间出现的压紧力变动。一段时间以来，已经研制了用于电梯安全钳的几种不同的技术解决办法。一种普遍使用的安全钳类型是一由弹簧钢制成的大型U形弹簧，带有一当安全钳被启动时在弹簧两端之间被驱动的楔块。这种类型的安全钳也往往配置一释放楔块，用于较容易地从导轨上解脱。不过，这样一种安全钳的U字形状在夹紧动作期间是敞开的，这就是为什么制动表面只与导轨具有部分接触的原因。这种类型的安全钳的其他缺点是其尺寸大和价格高。另外研究出了一些安全钳，其中安全钳框架是比较刚硬的，而由安全钳施加于导轨的压缩弹性是采用各分立的弹簧而取得的。不过，这种安全钳包括大量的分立的零部件，在组成上是比较复杂的。这种安全钳轻于先前的各种安全钳类型，但象它们一样昂贵。由于安全钳的长度是影响安全钳的尺寸、操作、价格和位置的一个重大因素，所以，为了减小安全钳的长度，在某些采取一只滚轮以靠合导轨的安全钳中使用一种带有一变动坡度的滚轮轨道。在一条带有变动坡度的轨道的起始处坡度较陡的目的在于，在安全钳操作初始阶段时，迅速消除导轨和安全钳摩擦表面之间的间隙。轨道第一部分的坡度不可能增大很多，因为一较陡的轨道会导致危及滚轮上升到产生实际制动力的轨道部分，或者，为了确保滚轮上升到产生制动力的轨道部分，需要超速控制器对滚轮施加较大的推力。不过，来自超速控制器的力不可能增大很多，因为甚至有关电梯结构和安全的一些规章都会对于由超速控制器产生的用于触发安全钳的力量规定了一定的上限和上限。
为了克服上述问题和获得一种优于先前各种类型的安全钳，提出了一种新型安全钳。本发明的安全钳包括一配有一制动表面的框架，此表面当安全钳制动时压靠一导轨的一第一导引表面，一滚轮装在框架上并装配得可沿着配置在安全钳上的一条轨道运动，该轨道包括至少一第一坡度和一第二坡度，第一坡度比第二坡度具有较大的倾角，此滚轮当安全钳制动时压靠导轨的一第二导引表面，滚轮在第一坡度上比在第二坡度上具有较强的对轨道的夹紧力。
本发明装置的优点包括本安全钳较轻，并且操作可靠。本发明的安全钳还具有一种较短的结构，并且不需要很大的空间，因而易于安放在电梯布局之中，且易于安装。特别是，尽管安全钳较短，但其滚轮却可以可靠而迅速地移动到制动开始的位置。由于导轨与安全钳摩擦表面之间的间隙在安全钳操作的初期阶段尽可能快地得以消除，所以，电梯速度在制动开始之前的自由下落期间不能增大过多。由于可以及时开始制动，所以，相对于作为安全钳的强度特性设计基础的最大夹紧力来说，可以获得较大的平均制动力。平均制动力或者减速作用在确定安全钳相对于电梯的尺寸方面是决定性的。因而，本发明使得可能降低安全钳的设计强度，换言之，一较小的尺寸和较低的重量就足够了。其次，一较低的最大力意味着需一较低的释放力，这就使得比较容易在安全钳动作之后恢复电梯运行。
本发明的安全钳适用于不同类型的电梯。本发明的安全钳具有简单的组成和普通的结构而包括少量的分立零部件，所以它的制造是很便宜的。
由于本安全钳的结构有助于防止导轨与制动表面之间的不对中现象，所以可使导轨的磨损较少，并且不易磨损。最大力较低还意味着导轨的磨损较少。由于其结构紧凑和其各项功能均合并在少量零部件之中，所以本安全钳是很耐用的。
在本安全钳中，滚轮轨道包括至少坡度彼此不同的两级。一种两级滚轮轨道的优点是，本安全钳可以制成具有较小的外部尺寸。较陡的第一坡度用以消除摩擦表面与导轨之间的间隙。在此阶段，施加于安全钳的作用力很小，尚未产生实际的制动。由于坡度较陡，滚轮与滚轮轨道之间的摩擦必须较大。这一点是依靠比如采用一带有波纹表面的滚轮来接触肯定软于波纹表面的一滚轮轨道而实现的。在较为平缓的第二坡度上，本安全钳可产生一稳定增长的制动力，当滚轮抵达轨道端部处的一止动端，它就成为一不变的作用力。当滚轮接触止动端时，其滚动就改变为转动。由于甚至在多次夹紧导轨之后，安全钳也必须能够产生大约同样的制动力，所以最好是，在第二坡度的范围之内，滚轮与滚轮轨道之间的接触表面应当是既坚硬又光滑，由比如淬硬钢材制成，以便确保它们不发生任何会影响制动力的永久变形或磨损。最好在滚轮与滚轮轨道之间具有一较大的接触面积，因为，在此情况下，安全钳不一定需要配置一单独的滚轮导轨。由于在第二坡度范围内的接触表面是光滑的，所以它们的摩擦系数与第一坡度相比是较小的，这就是为什么第二坡度也必须具有一较为平缓的倾度的原因。
下面参照附图详细说明本发明优选实施例，附图中

图1表明根据本发明的安全钳；图2表明图1中安全钳框架的一比较详细的视图；图3表明安全钳的一横截面；图4-6表明在夹紧动作期间安全钳的操作；图7-9表明本发明的另一实施例；图10表明应用本发明的另一安全钳；以及图11-13，表明图4-6所示的安全钳操作的细节。
图1表明应用本发明的一种安全钳1。安全钳1的主要零部件是一框架2、一加力器件3和一支承并导引加力器件的护板4。框架2的一较为详细的视图示于图2。图3表明安全钳1的一横截面。电梯导轨5安放在安全钳的缝隙6之中。框架2是一弹性体，由比如弹簧钢材或淬后经过拉制的钢材制成，具有基本上类似字母C的形状。C形框架的第一个夹臂7配置一制动表面7a，而第二个夹臂8配置一加力器件。夹臂7、8中的至少一个弯向框架2的C形的内部。夹臂弯向C形的内部可补偿由于C形开口而造成的制动表面转动致使它只在一个边沿上接触导轨的趋向。第一个夹臂上的制动表面7a或是作为框架的一个组成部分或是作为装于第一个夹臂的一制动垫的一部分。此制动表面最好是框架2的一个组成部分。加力器件3是一个可沿着第二夹臂8上的轨道9运动的滚轮。在一安装就位的安全钳中，电梯导轨在制动表面7a与滚轮之间。滚轮3由护板4卡持在第二夹臂8上的轨道9上面。轨道9最好至少在部分滚轮路径上具有曲线状坡度。安全钳通过滚轮沿着倾斜轨道9运动而启动，直至它夹住导轨为止。虽然轨道9可以作为一装接于框架的单独零件，但轨道9最好是与框架2形成一体，并且在更为优选的情况下，轨道9直接在框架2第二夹臂8中加工出来。框架的上下两端配置切口15，安装装置依靠它们紧固于电梯间或电梯间框架中的一安装结构上。
图4、5和6表明从C形框架两夹臂7、8之间的缝隙方向所看到的安全钳1，显示夹紧过程。一固定在电梯井道上的导轨5处在缝隙之中。通常，当电梯顺着导轨上下运行时，在安全钳与导轨之间没有任何接触。在一超速情况下，当电梯正在向下运动(向下方向由箭头10指明)时，或者比如在安全钳的测试中，安全钳则夹紧导轨。轨道9具有变动的坡度，清楚地示于图2。轨道坡度的第一部分9a具有相对于导轨方向的较大倾角，最好是15-25°，在此一连接于电梯超速控制器的传力器件向上(向上方向由箭头11指明)拉拽滚轮3而导致滚轮靠合导轨。在角度大约为20°的情况下，本发明的安全钳动作较快，操作可靠，足以满足实际需要。如果第一坡度低于15°，比如10°，安全钳动作要比在没有用于消除间隙的单独坡度时为快，但速度优势仍然成比例地减小。通过适当地选定材料和表面品质，第一坡度的倾角可以增大到大约30°，并且甚至到大约45°。不过，很大的倾角会使得难以同时既在导轨又在轨道上获得充分的夹紧。轨道9的中间部分9b具有较小的倾角，最好是5-8°，更好的是7°，此处运动在轨道上的滚轮压紧滚轮与制动表面之间的导轨。如果此倾角很大，这就可能需要在第二坡度上和与之接触的滚轮零部件上使用比假如倾角较小而可能需要的表面具有较低磨损阻力的表面。另一方面，较大的角度会使最大夹紧力更快地达到。安全钳施加于导轨的最终压力在中间部分9b的端部处达到。在此阶段上，压力一般处于最大值。在中间部分9b之后是一很短的平整部分9c，在此，轨道大略地平行于导轨。在轨道的端部处是一滚轮止动端9d，它在制动情况下把滚轮保持在安全钳1纵向上的一个规定位置上，最好是安全钳两端之间的大约中部处。止动端9d的最佳形状是可在一较大范围内对滚轮提供支承的一种形状，比如一种凹下的圆筒形扇段表面，与滚轮3的滚动表面3a具有相同的曲率半径。为了在导轨5上形成较好的夹紧，滚轮3可以配置经过粗糙处理的表面或者从滚轮表面凸出的表面刻纹图案。至少在此粗糙处理过或形成刻纹图案的区域上滚轮3肯定硬于导轨5的表面，以便甚至一适中的表面压力就会在导轨上产生很好的夹紧。一般，导轨的硬度在180HB(布氏硬度)左右，而淬硬钢制的滚轮硬度在55-65HRC(洛氏C硬度)的范围之内。比如，容易使用工具钢制成其表面可以进一步经过表层硬化到大约58HRC的滚轮。此滚轮最好是至少稍微硬于第二坡度并大大地硬于导轨和第一坡度。在实用中，靠合导轨的安全钳摩擦表面具有与滚轮表面和第二坡度相同的硬度量级。这样一种经过粗糙处理的区域或者从滚轮表面凸出的表面刻纹图案最好是在滚轮圆柱表面中部处的一个环形凸台3b，将滚动表面3a划分为两部分。凸台3b最好是一基本上圆柱形的表面，与滚动表面3a同轴线并在直径上大于后者。在实际制动期间接触滚轮3的轨道9两侧形成了两条平行分轨道9A、9B，其间有一个切槽9C，凸台要运转于其中。在轨道的第一部分9a上，切槽具有的深度小于凸台3b的高度，而在轨道的最终部分9b、9c、9d，它具有的深度大于凸台3b的高度。这一切槽也可以用作一条导槽，以使滚轮凸台3b在侧向上导引滚轮。因而，在轨道的第一部分9a上，滚轮3被切槽经由环状凸台3b支承，后者最好具有一经过粗糙处理的表面，而在轨道9的其余部分9b、9c、9d上，它由平行的分轨道9A、9B经由其光滑的滚动表面3a受到支承。
图4-6表明夹紧过程。在图4中，滚轮仍然处在其低下位置上。护板4上的导引长孔12(示于图1)把滚轮3保持在轨道9的下端处的位置上。滚轮在护板上通过其安放在导引长孔12中的轴颈13而受到支承。在图5中，滚轮3已经沿着轨道9的用作第一坡度的第一部分9a上升到用作第二坡度的中间部分9b，在此，滚轮的移动使导轨5在滚轮3与制动表面7a之间越压越紧。因而，第一坡度在安全钳操作中的主要功能是消除导轨与安全钳摩擦表面之间的间隙，而第二坡度的功能是增大夹紧力。在第一坡度的端部，向第二坡度的过渡也可以如此实现，即在第二坡度的起始处滚轮接触切槽底部一小段时间。最好至少在切槽9c之内轨道的第一部分9a是由一种软于滚轮环状凸台3的材料制成的。这样，滚轮就经由其经过粗糙处理的或波纹状表面恰当地接触轨道。由于滚轮3至少在趋近轨道下一部分9b时即接触导轨也接触轨道，滚轮在导轨与轨道之间的转动就可确保滚轮沿着轨道的第一部分9a上爬到下一部分9b。当滚轮从第一部分9a移动到轨道的下一部分9b时，滚轮与轨道之间的接触点从切槽9c改变到平行的分轨道9A、9B。在图6中，滚轮已经抵达止动端9d，在此，滚轮可以转动。滚轮以全力把导轨5压靠在制动表面7a上。同时，滚轮3与框架2之间的摩擦可制止滚动在止动端9d中的转动。因而，在夹紧过程的最终阶段，在安全钳中出现双重制动作用，即一方面，制动表面7a沿着导轨5的滑动产生制动，另一方面，滚轮3在止动端9d中的转动产生制动。在轨道的最终各部分9b、9c、9d上，分轨道9A、9B必须坚硬而又光滑，因为滚轮3施加于轨道的表面压力很高；这一点尤其适用于止动端9d。不然就有将轨道快速磨损的风险。
图7-9表明应用本发明的另一种安全钳。图7表明安全钳101的一横截面，特别是其框架102。此横截面基本上是字母C的形状。在横截面上，C形的背部103厚于其夹臂104和105。在C形内部，在夹臂104、105的两端处和在它们之间，是一容纳一滚轮的空腔106，当安全钳被启动时，此滚轮压靠一电梯导轨107，从而起到一加力器件的作用。安全钳101由一螺栓120或其他适当手段通过其背部103装接于电梯间或配重的一承载部分121。
当加力器件，在图9中是一滚轮108，接触导轨107时，安全钳101开始制动。当加力器件接触导轨时，它将沿着轨道109向上移动，越来越紧地塞堵在导轨与第二夹臂105之间，直至最终导轨被挤在从其第二侧面靠合导轨的加力器件与从其第一侧面靠合导轨的制动表面之间为止。由于加力器件108被迫沿着其轨道上行，安全钳101的夹臂104、105彼此移开得更远一些；C形趋向于张开，象它以前那样。造成两夹臂的这一张开动作的力作用线114以一基本上垂直的方向穿过制动表面104a。这一力作用线114还穿过安全钳横截面C形的内部，以致C形的背部103留在此线的一侧，而C形的两夹臂104、105则至少部分地留在另一侧。安全钳的夹紧力在加力器件108起作用时由经由制动表面104作用的摩擦力构成。加力器件108安放在一盒状的导引支架110中，它也支承加力器件以将其保持就位。图8表明横截面的细节，显示由于加力器件的移动所造成的并在C形上产生一张开效果的各作用分力。制动电梯的摩擦力正比于趋向使C形张开的力量。在第一夹臂104上，加力器件的效果是在线114的方向上产生一施加于制动表面104a的力F。在第二夹臂上，加力器件被一由两个平行分轨道109A、109B组成的轨道支承，一支承力作用在与力F相反方向的方向上。在最佳情况下，施加于相邻分轨道109A、109B的支承力的各分力具有相等的大小，因而它们的大小是F/2。各分轨道的坡度可以彼此稍有不同。在第二夹臂上支承着加力器件。由于安全钳框架起一只弹簧的作用，力F基本上正比于C形所张开的位移。框架102张开位移的程度，以及夹臂104、105弯向C形内部的程度，都通过选定框架不同部分的厚度，亦即夹臂104弯拐的厚度C和D，并经由C形和其各部分以及力作用线位置的设计而予以调节。这种设计应当是，使得力作用线在平行于背部103的方向上穿过各夹臂的较薄部分。
图9表明从C形夹臂104、105之间缝隙的方向所看到的安全钳101。在缝隙中是一在电梯井道之中固定就位的导轨107。通常，当电梯沿着导轨上下行走时，安全钳与导轨之间没有任何接触。在一种超速情况下，当电梯向下运动(向下方向由箭头111指明)时，或者比方在安全钳测试中，安全钳夹紧导轨。加力器件是一滚轮108。轨道109具有变动的坡度。轨道坡度的第一部分具有相对于导轨方向的较大的倾角，最好是10-11°，在此一连接于电梯超速控制器的传力构件112向上(向上方向由箭头113指明)拉拽滚轮108a而导致滚轮靠合导轨。轨道的中间部分具有较小的倾角，最好是5-8°，在此运动在轨道上的滚轮把导轨压紧在滚轮与制动表面之间。由安全钳施加于导轨的最终压力在中间部分的端部处达到。在轨道的端部处有一滚轮止动端，它在制动情况下把滚轮保持在安全钳101纵向上的一个规定的位置上，最好是大约在安全钳两端之间的中部。止动端的最佳形状是一种可在一较大区域内对滚轮提供支承的形状，比如一凹下的圆筒形扇段表面，其曲率半径与滚轮滚动表面所具有的相同。
图10表明一种安全钳201，类似图1-6所描绘的那种。安全钳的压靠导轨的制动表面用横向沟槽207、208、209、210划分为多个顺序的分表面202、203、204、205、206。如果电梯配有滑动导槽，导轨就可能非常油腻。在此情况下，油脂会阻滞制动的开始。这些横向沟槽可使油脂在安全钳动作期间从制动表面与导轨之间逸出，导致较快的夹紧。
图11-13给出如图4-6所示的夹紧过程中滚轮3沿着轨道9运动的详细图示。在图11中，滚轮3的推力是由轨道9上的切槽底部9c经由滚轮表面上的凸台3b接受。为了实现导轨5与滚轮3之间的较佳靠合，滚轮可以配置一粗糙面或从滚轮表面凸出的图纹面，以确保在轨道第一部分较软表面上的可靠夹紧。
在图12中，滚轮从轨道的一陡直坡度部分移动到一平缓坡度部分。同时，滚轮3从轨道底部9C脱开并从此由切槽旁边的分轨道9A、9B予以支持。滚轮此时经由其滚动表面3a与轨道接触。
在图13中，滚轮已经达到轨道9的端部，此端部的形状做得可以制止滚轮却同时允许它转动。滚轮以全力被压靠导轨和止动端。在止动端上，滚轮3与轨道9之间的摩擦对于滚轮转动具有制动作用。
在轨道的后面各部分上，接受滚轮滚动表面的表面是较硬的。存在着各种不同的方法来使轨道在它的各不同部分上具有不同大小的硬度。比如，可以采用热处理以软化一淬硬轨道的所需的各部分。可以只是淬硬轨道的某些部分而使它们硬于其余部分。也还存在着各种不同的对于轨道的所需各部分从事表面增强处理的方法。另一种可能是，用具有不同硬度大小的零部件组装轨道。粗糙处理或从滚轮表面凸出的刻纹图案最好是在滚轮圆柱表面的中部上的一环形凸台体，把滚动表面3a划分为两部分。
对于本技术领域中的人员来说，显然本发明的各项不同实施例并不局限于上述各个范例，而是可以在所附权利要求的范围内予以变更。
权利要求
1.一种安全钳(1、101、201)，包括一配有一制动表面的框架，此表面当安全钳制动时压靠一导轨(5、107)的一第一导引表面，一滚轮(3、108)装在框架上并装配得可沿着配置在安全钳上的一条轨道(9、109)运动，所述轨道包括至少一第一坡度和一第二坡度，第一坡度比第二坡度具有较大的倾角，此滚轮当安全钳制动时压靠导轨的一第二导引表面，其特征在于，滚轮(3)在第一坡度上比在第二坡度上具有较强的对轨道(9)的夹紧力。
2.按照权利要求1所述的安全钳，其特征在于，滚轮(3、108)经由不同的部分在第一坡度上和第二坡度上接触轨道(9、109)。
3.按照权利要求2所述的安全钳，其特征在于，在第一坡度上和第二坡度上接触轨道(9、109)的滚轮(3、108)部分(3b、3a)彼此直径不同。
4.按照前述各项权利要求中任何一项所述的安全钳，其特征在于，在第一坡度上接触轨道(9、109)的滚轮(3、108)部分(3b)经过粗糙处理、波纹状或配置从滚轮表面凸出的一种刻纹图案。
5.按照前述各项权利要求中任何一项所述的安全钳，其特征在于，在第一坡度上接触轨道(9、109)的滚轮(3、108)部分(3b)在直径上大于滚轮的圆柱表面(3a)，而滚轮经由这一较大的部分(3b)接触导轨的第二导引表面。
6.按照前述各项权利要求中任何一项所述的安全钳，其特征在于，在第一坡度上接触滚轮(3、108)的轨道部分(9c)软于在第二坡度上接触滚轮(3，108)的部分(9A、9B、109A、109B)。
7.按照权利要求6所述的安全钳，其特征在于，滚轮(3、108)基本上硬于第二坡度或与之一样硬，以及基本上硬于导轨或第一坡度。
8.按照权利要求6或7所述的安全钳，其特征在于，接触导轨的安全钳摩擦表面基本上与滚轮表面和第二坡度一样硬。
9.按照前述各项权利要求中任何一项所述的安全钳，其特征在于，弹性框架(2、102)由钢材制成，最好是弹簧钢或淬硬后拉制的钢。
10按照前述各项权利要求中任何一项所述的安全钳，其特征在于，滚轮轨道(9、109)至少在部分的滚轮路径上具有一曲线形状的坡度。
全文摘要
一种安全钳,包括一框架,配有一制动表面,此表面当安全钳制动时压靠一导轨的一第一导引表面。一滚轮装在框架上,沿着安全钳上的一条轨道运动。此轨道包括至少一第一坡度和一第二坡度,第一坡度比第二坡度具有较大的倾角。当安全钳制动时滚轮压靠导轨的一第二导引表面。滚轮在第一坡度上比在第二坡度上具有较强的对轨道的夹紧力。
文档编号B66B5/22GK1182709SQ97121598
公开日1998年5月27日 申请日期1997年11月4日 优先权日1996年11月7日
发明者伊尔卡·莱姆皮奥, 埃斯科·奥兰科, 朱哈·泰林恩 申请人:科恩股份公司