電梯用緊急制動裝置以及電梯的制作方法

專利名稱：電梯用緊急制動裝置以及電梯的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電梯用緊急制動裝置以及電梯，尤其是涉及一種適合于在電梯速度超過規定速度時使電梯用緊急制動裝置動作的電梯。
背景技術：
在電梯上有義務設置當電梯轎廂的下降速度超過一定速度時以適當的減速度使電梯轎廂停止的安全裝置、即緊急制動裝置。
緊急制動裝置是一種使用被彈性體包圍的內側上設置有2個梯形摩擦部件的制動件，當電梯轎廂的速度超過一定速度時，以2個制動件按壓設置在升降通道墻壁上的電梯用導軌，利用通過彈性變形而產生的力來產生制動力的制動裝置，一直以來，制動件均由具有適當摩擦系數以及耐磨性的鑄鐵或銅類燒結合金等材料構成。
可是，近年來，隨著建筑物朝超高層化方向發展，在電梯的規格上出現了高速化和大容量化的傾向。在緊急制動裝置方面，則要求緊急制動裝置在制動時即使因在制動件與導軌之間產生的摩擦熱而形成高溫的狀態下，仍然具有穩定的摩擦力。
例如在專利文獻1的日本國發明專利特開平10-182031號公報中公開了一種技術，在該技術中，為了在高速和大容量的條件下仍然能夠獲得穩定的制動特性，使用耐熱性優異的陶瓷制摩擦部件，該摩擦部件被形成為圓柱狀或者角部實施了倒角處理的多角柱狀，并且該摩擦部件以從制動件本體表面突出的方式被埋設在制動件本體中。
并且，例如在專利文獻2的日本國發明專利特開2000-191252號公報中公開了一種技術，在該技術中，為了防止制動件與導軌單側接觸的現象產生，在制動件本體的制動面側埋設陶瓷制的制動片(摩擦部件)，使其從該制動面突出，并在該埋設部分設置由軟質金屬構成的環狀物，用沖頭按壓環狀面的數個部位，使軟質金屬構成的環狀物產生局部變形，以此對制動片進行固定。
專利文獻1-日本國發明專利特開平10-182031號公報專利文獻2-日本國發明專利特開2000-191252號公報在上述傳統技術中，在緊急制動器動作時，在摩擦部件的滑動面內會產生不均勻的按壓力，從而有可能出現因旋轉力作用在摩擦部件上，而導致無法抑制摩擦部件旋轉的情況。也就是說，當因摩擦力而引起的旋轉力超過以鉚接方式固定的摩擦部件的保持力時，會導致摩擦部件旋轉，而無法確保作用在摩擦部件與導軌之間的摩擦力，從而無法獲得適當的減速度。尤其是，在隨著下落質量的增大而導致負荷進一步增大時，需要相應地增大制動力，如此，摩擦部件的滑動面內的按壓力差進一步加大，從而更加難以抑制摩擦部件的旋轉。
而且，制動時產生的導軌切削粉末，根據摩擦部件的設置方法，有時會對摩擦力產生影響。具體來說，當有切削粉末滯留在制動件內時，滑動熱將經由切削粉末而傳遞到制動件的支撐部件上，使支撐部件產生熱變形，從而導致摩擦部件無法與導軌均勻接觸，由此造成摩擦力下降。

發明內容
本發明的目的在于解決上述傳統技術中存在的問題，提供一種可靠性高的電梯用緊急制動裝置以及電梯，在該緊急制動裝置中，埋設在制動件中的摩擦部件被牢牢地固定，在緊急制動時能夠切實地使電梯轎廂停止。
為了實現上述目的，在本發明的一種電梯用緊急制動裝置中，在異常發生時使制動件按壓在導軌上以產生制動力，從而使電梯的電梯轎廂停止，其中，該電梯用緊急制動裝置具有摩擦部件，該摩擦部件具有將圓柱的一部分切除而形成有平面狀切除面的形狀；所述制動件，其通過保持所述摩擦部件的支撐部件夾住所述導軌；以及彈性體，其將該制動件按壓在所述導軌上，所述摩擦部件被設置成，其圓柱的端面被按壓在所述導軌上，而所述切除面與所述電梯轎廂的升降方向平行。
根據本發明，能夠得到一種可靠性高的電梯用緊急制動裝置，在該裝置中，即使有偏移的制動力作用在作為制動片的摩擦部件上，摩擦部件也不會旋轉，從而能夠確保規定的摩擦力，在緊急制動時能夠切實地使電梯轎廂停止。


圖1是本發明的一實施方式中的電梯的電梯轎廂的立體圖；圖2是表示圖1的緊急制動裝置的正視圖；圖3是圖2的緊急制動裝置的局部立體圖；圖4是圖2的緊急制動裝置所具有的制動件的立體圖；圖5是表示一實施方式中的摩擦部件與支撐體之間關系的局部立體圖；圖6是一實施方式中的作用在摩擦部件上的旋轉力矩的說明圖；圖7是對一實施方式中的旋轉力矩與保持力矩進行比較的曲線圖；圖8是一實施方式中的作用在摩擦部件上的應力的說明圖；圖9是表示另一實施方式中的制動件的立體圖；圖10是表示另一實施方式中的摩擦部件的側視圖；圖11是表示一實施方式中的摩擦部件設置方法的側視圖；圖12是表示另一實施方式中的摩擦部件設置方法的側視圖。
符號說明1電梯轎廂2導軌4緊急制動裝置5制動件5a支撐體6彈性體8引導板10引導部件12，17摩擦部件15a切除面19凹孔
具體實施例方式
以下參照附圖對本發明所涉及的電梯用緊急制動裝置進行說明。
圖1是電梯所具有的電梯轎廂1以及安裝在電梯轎廂1下部的緊急制動裝置的立體圖，用于載送乘客的電梯轎廂1通過吊索3與設置在建筑物最上層的未圖示的驅動系統連接。在本圖中，為了便于理解，省略了電梯門開閉設備以及外框的詳細圖示。
在升降通道的兩側，設置有在升降時對電梯轎廂1進行引導的一對導軌2。在電梯轎廂1的下部設置有一對緊急制動裝置4，該一對緊急制動裝置夾住被形成為T字型剖面形狀的各條導軌2的T字型縱向軌條。所述一對緊急制動裝置4由未圖示的連接機構連接。
圖2是緊急制動裝置的縱向剖面圖，圖中，緊急制動裝置以導軌為中心左右對稱地設置。緊急制動裝置4具有被形成剖面呈梯形的一對制動件，制動件5的上端側為短邊，下端側為長邊。
一對制動件5被設置成可夾持導軌2，該一對制動件與導軌之間具有細小的間隙，并且與導軌2大致平行。制動件5的背面是呈越往上方越窄的楔形的平滑傾斜面。
在引導部件10上設置對移動進行引導的引導板8，使得制動件5能夠移動到規定的位置。引導部件10的內側形成與制動件5的傾斜面平行的傾斜面，而其外側為垂直面，該垂直面被彈性體6包圍。引導部件10的外周部被彈性體6包圍，其中，該彈性體被形成為U字型，其與導軌2相對的一側呈開放狀。制動件5、引導板8、引導部件10以及彈性體6被收容在框架9內，制動件的一端與用于使緊急制動裝置啟動的未圖示的驅動單元所具有的提起桿連接。
圖3表示緊急制動裝置的動作狀態。多個引導輥11被按壓在制動件5的傾斜面上。引導輥11以可旋轉的方式保持在引導部件10上，在引導部件10的作用下，制動件能夠順利地朝上方移動。
引導部件10具有與制動件5的傾斜面平行的傾斜面，由于引導部件10的背面側是垂直面，所以由彈性體6夾住引導部件10的垂直面。因此，當緊急制動裝置動作時，制動件5相對于引導部件10被往上提起，引導部件10擴展。因引導部件10擴展而產生的反作用力作用在制動件5上，使制動件5朝著相互間距離縮小的方向移動。然后，制動件5夾住導軌2。
圖4是制動件的外觀示意圖。制動件5具有由鑄鐵構成的四角柱狀的支撐體5a以及接合在支撐體5a的導軌相對面側的多根摩擦部件12(在本實施例中為4根，排列成2列)。摩擦部件12由氮化硅、碳化硅、氧化鋁以及賽隆等高性能陶瓷構成。摩擦部件12與支撐體5a之間的接合例如采用熱壓配合的方式，以摩擦部件前端部從制動件表面突出1～3mm的方式進行。摩擦部件12在導軌2上滑動。
圖5是拆開制動件5的支撐體5a與摩擦部件12時的立體圖。摩擦部件12呈圓柱被切掉一部分的形狀，該切除面15a呈長方形(以下稱為D字型)。即，摩擦部件12具有將圓柱的一部分切除而形成有平面狀切除面的形狀。
在導軌2上滑動的滑動面的端部13以及切除面的端部14實施了倒角處理。并且，切除面的端部18a，18b也實施了倒角處理。其目的是為了緩和該端部18a(或18b)因承受摩擦部件的旋轉力而產生的應力集中的現象。端部18a，18b也可以設置成平滑的曲面。
在制動件5上例如通過放電加工形成有用于以熱壓配合保持摩擦部件12的凹孔19。該凹孔19的形狀與摩擦部件12的形狀相同，為D字型形狀。并且通過嵌合使凹孔19的切除面15b與摩擦部件12的切除面15a處于相同位置上。
摩擦部件12的切除面15a的長度L1比支撐體5b的凹孔19的切除面的長度L2稍長。換言之，摩擦部件12的滑動面的切除側的寬度L3比支撐體5b的凹孔19的寬度L4稍窄。其理由是，在對摩擦部件12進行熱壓配合時，能夠使摩擦部件牢固地保持在支撐體5a的圓周面上。
通過將摩擦部件保持成上述形狀，來防止摩擦部件脫落和旋轉。并且，該切除面15a，15b被設置在與電梯轎廂的升降方向、即緊急制動裝置動作時摩擦部件12沿導軌2滑動的滑動方向大致平行的位置。也就是說，摩擦部件具有將圓柱的一部分切除而形成有平面狀切除面的形狀，并且摩擦部件被設置成，其圓柱的端面被按壓在導軌2上，而其切除面15a與電梯轎廂的升降方向平行。
當電梯轎廂1的移動速度超過額定速度而達到設定速度時，設置在最高層的未圖示的速度檢測裝置動作，并捕捉與緊急制動裝置4相連的未圖示的調速器繩索。調速器繩索與提起桿29連接，提起桿29與制動件5連接，相對于安裝在下落的電梯轎廂1上的緊急制動裝置4，制動件5被相對地往上提起，并夾住設置在電梯轎廂1兩側的升降通道壁上的導軌2，同時，以包圍制動件5的方式設置的U字型的彈性體6張開而產生彈性變形，由此使導軌2與制動件5之間產生摩擦力，使電梯轎廂1停止。
當制動件5的摩擦部件12抵接于導軌2后，制動件以各個摩擦部件12的邊緣輕度切削導軌2滑動面的方式在導軌2的滑動面上移動。其結果，導軌2上產生切削阻力，并且該切削阻力起到摩擦力的作用。因此，為了使導軌2上產生切削阻力，摩擦部件12的邊緣優選比較銳利。可是，如果在陶瓷制的摩擦部件12上設置銳利的角部，則會在抵接時產生應力集中，而超過材料的強度，所以，為了緩和應力，而實施了倒角處理。并且，通過使用耐熱性能良好的陶瓷制摩擦部件12，可以防止因滑動熱而導致摩擦部件軟化或者發熱膠合。
當不均勻的摩擦力作用在摩擦部件12上時，在摩擦部件上會產生旋轉力。在這種情況下，D字型的摩擦部件的端部18a(或者18b)與支撐體5a的切除面15b接觸而使旋轉力停止。由于端部18a實施了倒角處理，應力不會集中，所以能夠牢固地保持摩擦部件，即使產生不均勻的摩擦力，也能夠獲得規定的制動力。
以下對作用在摩擦部件12上的旋轉力矩的計算方法進行說明。
將制動件5與導軌2之間的摩擦系數μ設定為0.25，并且根據材料強度的極限將每個摩擦部件的按壓力設定為約50kN。如圖6(a)所示，作用在圓柱狀摩擦部件17的邊緣上的旋轉力矩T1可以根據下式算出。
F1＝μNT1＝F1×r其中，F1表示摩擦力，μ表示摩擦系數，N表示按壓力，r表示摩擦部件的半徑。
如圖6(b)所示，摩擦力只作用在摩擦部件17右半圓17b(或者左半圓17a)上時的半圓部分內的平均旋轉力矩T2可以根據下式算出。
F2＝μN/s T2＝2/3F2×r3其中，F2表示每單位面積的摩擦力，μ表示摩擦系數，N表示按壓力，s表示摩擦部件的半圓的面積，r表示摩擦部件的半徑。
圖7表示圖6(a)和(b)所示的旋轉力矩的計算結果，條形曲線表示對摩擦部件17進行熱壓配合時的旋轉保持力矩。摩擦部件的半徑為6.5mm(直徑為15mm，邊緣倒角為1mm)。
在最不利的條件下，作用在某個摩擦部件17的邊緣部分的旋轉力矩約為81N·m。此外，摩擦力只作用在半圓部分17b時的平均旋轉力矩約為34N·m。與此相比，對摩擦部件17與支撐體鑄鐵進行熱壓配合時的配合厚度為2～3μm的摩擦部件的旋轉保持力矩的實測值約為11N·m。
因此，如果僅僅依靠對摩擦部件進行熱壓配合而成的保持結構，則在摩擦力非常不均勻的時候，會導致摩擦部件旋轉而無法獲得規定的制動力。而且，如果為了確保旋轉保持力矩而增加熱壓配合的配合厚度，則作用在摩擦部件上的摩擦應力會變得過大，從而不理想。
以下說明為了抑制摩擦部件的旋轉而設置的長方形的切除面的位置。
切除面15a，15b設置在與緊急制動裝置動作時摩擦部件12沿導軌2滑動的滑動方向、即電梯轎廂的升降方向大致平行的位置(側部)。這是因為，在該位置上，因摩擦力而作用在摩擦部件上的應力最小。
圖8表示因摩擦力而作用在摩擦部件上的應力。當箭頭22所指方向的摩擦力作用在摩擦部件12的表面上時，在摩擦部件的長度方向(制動件的進深方向)，在下部位置20上產生拉伸應力，并在制動件的固定端部處出現最大值。另一方面，與作用在下部位置20上的應力相等的壓縮應力作用在上部位置21處。即，在緊急制動動作中，承受作用在摩擦部件12上的力的承擔部位是摩擦部件的上部和下部。
因此，理想的是，從抑制旋轉的角度出發，承受旋轉力的部位應特別避開作用有拉伸應力的下部位置，而應選擇應力的中立點即側部。并且，通過將承受摩擦力的部位與承受旋轉力的部位分開，能夠避免應力集中。
在此，摩擦部件的切除面的長度L1(圖5)如果過短，則無法發揮阻止旋轉的作用，而如果過長，則如上所述，與承受摩擦力的區域重疊，而產生應力集中，所以該長度優選為摩擦部件直徑的1/5～1/2左右。
以下說明其他實施方式所涉及的在制動件上加工D字型凹孔的加工方法。
圖9是制動件的分解立體圖。只按照摩擦部件的設置數量，用鉆頭進行加工，形成相應數量的圓柱狀孔24(在圖9中為6個)。然后，為了切除圓柱狀孔24的一部分，例如通過銑床加工在上下方向形成貫穿制動件寬度方向中央部分的溝槽25。通過使圓柱狀孔24的切除位置相互相對向，可以方便溝槽25的加工。并且，加工比溝槽25寬度稍寬的方棒23，加熱制動件，擴大凹孔，并插入未圖示的摩擦部件，將方棒23放入溝槽25后冷卻，以此進行組裝。由此，與放電加工相比，可以降低加工成本。此外，在組裝方棒23時，也可以準備比溝槽25寬度稍窄的方棒23，同時使用螺栓緊固、粘接和焊接等方法進行組裝。
圖5所示的摩擦部件12也可以采用粘結劑固定在支撐體5a上。此時，將支撐體5a的凹孔的大小加工成比摩擦部件的直徑稍微大一點。并且，在凹孔與摩擦部件12之間設置粘結劑。粘結劑的種類優選以耐熱性優秀的陶瓷粒子為主成分的粘結劑等。
圖10表示其他實施方式的摩擦部件的縱向剖面形狀。
圖中的摩擦部件設置有多個切除面，在摩擦部件26的相互相對位置設置了兩個切除面27、28，如此，由于能夠在兩處承受旋轉力，所以能夠進一步避免應力的集中。
圖11表示在支撐體5a上的摩擦部件12的另一種設置方法。為了確保摩擦力，除了如上所述的那樣不讓摩擦部件12轉動之外，還在導軌的寬度方向加大摩擦部件12的密度以確保滑動寬度，并且將制動時產生的導軌切削粉末排出到制動件的外面，這點很重要。如果切削粉末滯留在制動件內部，則滑動熱會經由切削粉末而傳遞到制動件的支撐部件上，使支撐部件產生熱變形，從而導致摩擦部件無法與導軌均勻接觸，摩擦力因此下降。
因此，如圖11所示，將8根摩擦部件設置成3列的交錯型。所謂的交錯型是指將相鄰設置的摩擦部件在上下方向上錯開設置。一般的做法是，將摩擦部件設置成摩擦部件的一半相互重疊。
在本實施例中，使用了2種形狀的摩擦部件。3列摩擦部件中，在端部列設置只有一個切除面的D字型摩擦部件30、31，而在中央列設置具有2個切除面的摩擦部件32。所有的切除面均被設置成與電梯轎廂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被設置成朝向中央側。
假設設置在端部列的摩擦部件30和設置在與該摩擦部件相同高度的另一端部列的摩擦部件31之間的導軌寬度方向的間隔為W1，摩擦部件30和在導軌上下方向錯開設置的相鄰的中央列的摩擦部件32之間的導軌上下方向的間隔為W2時，滿足W1＜W2的關系。
并且，中央列的摩擦部件32的2處的切除面端部32a，32b被設置成與端部列的摩擦部件30，31中的各為一個的切除面30a，31a在同一直線上(虛線33a，33b)。即，在導軌寬度方向上，摩擦部件不重疊，并且排列成相互之間沒有間隙。
以上對具有設置了上述摩擦部件的制動件的緊急制動裝置的動作進行說明。圖12表示制動件的摩擦部件的設置方法和切削粉末的排出方向之間的關系。
當由陶瓷構成的摩擦部件抵接于導軌后，制動件以各個摩擦部件的邊緣輕度切削導軌滑動面的方式在導軌的滑動面上移動。此時會產生切削粉末。例如，由摩擦部件30，31切削下來的切削粉末中，穿過摩擦部件30，31的間隙34的切削粉末與摩擦部件32碰撞后，如箭頭35a，35b所示，流向制動件的兩個端部，并被排出向制動件外。此時，與在導軌寬度方向設置在相同高度位置的摩擦部件30，31的間隙寬度W3相比，在導軌上下方向錯開設置的相鄰的摩擦部件30，32的上下方向的間隙寬度W4更寬，所以切削粉末很容易排出，而不會滯留在制動件內的摩擦部件之間。并且，中央列的摩擦部件32，由于設置了2處切除面，所以制動件內的間隙增大，切削粉末的排出變得更為容易。并且，通過使端部列的切削部分朝向中央側，可以確保更寬的間隙寬度W3，這樣，切削粉末更不容易在間隙34內滯留。
此外，由于使摩擦部件無間隙地設置在導軌寬度方向，所以在導軌切削寬度W5的范圍內不會出現切削粉末滯留的部分，并且有效滑動寬度增加，所以能夠確保更大的制動力。
將摩擦部件排列成4列以上的交錯形狀的情況也一樣，由于摩擦部件在導軌寬度方向上排列得緊湊，而在導軌上下方向上排列得稀疏，所以同樣能夠方便地排出切削粉末，但如果列數過多，則在中央部分發生的切削粉末的排出將變得困難，所以不理想。
而且，在本實施例中使用了2種摩擦部件，使切削粉末的排出變得容易，但如果為了抑制加工成本而只使用1種摩擦部件，其效果也不會大幅度下降。并且，如果使用其他的防摩擦部件旋轉機構，則本實施例的摩擦部件的設置并不僅限于具有切除面的摩擦部件。
權利要求
1.一種電梯用緊急制動裝置，在異常發生時使制動件按壓在導軌上以產生制動力，從而使電梯的電梯轎廂停止，該電梯用緊急制動裝置的特征在于，具有摩擦部件，該摩擦部件具有將圓柱的一部分切除而形成有平面狀切除面的形狀；所述制動件，其通過保持所述摩擦部件的支撐部件夾住所述導軌；以及彈性體，其將該制動件按壓在所述導軌上，其中所述摩擦部件被設置成，其圓柱的端面被按壓在所述導軌上，而所述切除面與所述電梯轎廂的升降方向平行。
2.如權利要求1所述的電梯用緊急制動裝置，其特征在于，所述摩擦部件由陶瓷構成。
3.如權利要求1所述的電梯用緊急制動裝置，其特征在于，所述摩擦部件的在所述導軌上滑動的滑動面的端部以及所述切除面的端部實施了倒角處理。
4.如權利要求1所述的電梯用緊急制動裝置，其特征在于，所述切除面的端部實施了倒角處理。
5.如權利要求1所述的電梯用緊急制動裝置，其特征在于，所述制動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狀被形成為D字型形狀。
6.如權利要求1所述的電梯用緊急制動裝置，其特征在于，所述摩擦部件設置有多個，所述切除面各自被設置成朝向相同方向。
7.如權利要求1所述的電梯用緊急制動裝置，其特征在于，所述摩擦部件具有多個切除面，該等切除面中的至少一個切除面被設置成與所述電梯轎廂的升降方向平行。
8.如權利要求1所述的電梯用緊急制動裝置，其特征在于，所述切除面的長度相當于所述摩擦部件直徑的1/5～1/2。
9.一種電梯，在異常發生時使制動件按壓在導軌上以產生制動力，從而使電梯的電梯轎廂停止，其特征在于，具有緊急制動裝置，該緊急制動裝置具有摩擦部件，該摩擦部件具有將圓柱的一部分切除而形成有平面狀切除面的形狀；所述制動件，其通過保持所述摩擦部件的支撐部件夾住所述導軌；以及彈性體，其將該制動件按壓在所述導軌上，其中，所述切除面被設置成與所述電梯轎廂的升降方向平行。
全文摘要
提供一種電梯用緊急制動裝置以及電梯，牢固地固定埋設在制動件中的摩擦部件，提高在緊急制動時切實停止電梯轎廂的可靠性。在本發明的電梯用緊急制動裝置中，在異常發生時使制動件(5)按壓在導軌(2)上以產生制動力，從而使電梯轎廂(1)停止，其中，該電梯用緊急制動裝置具有摩擦部件(12)，該摩擦部件具有將圓柱的一部分切除而形成有平面狀切除面(15a)的形狀；制動件(5)，其通過保持摩擦部件(12)的支撐部件(5a)夾住導軌(2)；以及彈性體(6)，其用于將制動件(5)按壓在導軌(2)上，摩擦部件(12)被設置成，其圓柱的端面被按壓在導軌(2)上，而切除面(15a)與電梯轎廂(1)的升降方向平行。
文檔編號B66B5/22GK101074076SQ20071010118
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月9日 優先權日2006年5月15日
發明者佐藤五郎, 巖佐正明, 宮田弘市, 大森貢, 座間秀隆 申請人:株式會社日立制作所