CN101298307B - 电梯设备,电梯设备用转向辊,和设置负载传感器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电梯设备，包括：轿厢(3)、用于支撑轿厢(3)和负载传感器(17)的支撑装置(7)。还公开一种用于电梯设备(1)的转向辊单元(10)以及用于在电梯设备(1)中设置负载传感器(17)的方法。转向辊单元(10)设置在轿厢(3)处，并包括至少两个转向辊(9)，所述至少两个转向辊(9)能够绕共同轴(11)旋转。根据本发明，负载传感器(17)设置在两个转向辊(9)之间的共同轴(11)上。

Description

电梯设备，电梯设备用转向辊，和设置负载传感器的方法

技术领域

本发明涉及一种包括轿厢和用于支撑轿厢和负载传感器的支撑装置的电梯设备，和用于电梯设备的转向辊(deflecting roller)，以及在电梯设备中设置负载传感器(load sensor)的方法。

背景技术

电梯设备安装在竖井中。它大致由与驱动装置连接的轿厢构成，该轿厢通过支撑装置与驱动装置连接。轿厢通过驱动装置沿轿厢运行通道运动。支撑装置通过转向辊利用多个吊索与轿厢连接。作用在支撑装置上的承载力(load-bearing force)根据吊索因子被多个吊索降低。轿厢设计成传输有效负载，该有效负载能够根据空载(0％)和满载(100％)之间的相应需要而变化。

专利文献DE 20 221 212公开了这种具有轿厢和转向辊的电梯悬挂装置，该电梯悬挂装置安装载轿厢框架上，其中转向辊装置包括至少两个转向辊，该两个转向辊绕共同轴旋转。

专利文献EP 1 446 348公开了一种电梯设备，该电梯设备具有两个平行布置的转向辊，其中两个转向辊相对于轿厢导轨对称地布置。

通常，这些电梯设备包括负载测量系统，例如用于检测轿厢过载，或者测量实际有效负载以便能够为驱动装置预设所需的驱动力矩。当有效负载超过轿厢设计的有效负载的100％时，则出现过载。在许多情况下，这种负载测量系统布置在轿厢地板中(例如，因为能够测量轿厢地板的变形或弹性偏移)，或者在轿厢的承载结构处安装应力测量元件。

发明内容

根据现有技术的前述问题，本发明的目的在于提供一种用于电梯设备的负载测量系统，该电梯设备具有平行布置的转向辊。该负载测量系统能够简单地结合在电梯设备中和有助于降低电梯设备的成本，并且能够以足够的精度来测量轿厢的有效负载。此外，有利地，该负载测量系统能够由经济的测量元件制成。

本发明实现了把负载测量系统简单地和以经济的方式结合到电梯设备的目的。从属权利要求说明了如何使用精确并且经济的测量元件。

根据本发明，负载传感器设置在两个转向辊之间的共同轴上。在该连接中，有利的是作用在相应的共同轴上的力能够仅通过一个负载传感器以简单且经济的方式检测。作用在共同轴上的力满意地表示轿厢有效负载的变化。这种负载传感器结构能够以简单的方式结合到电梯设备中。

有利地，在该连接中，单个负载传感器居中地设置在两个转向辊之间，并且负载传感器测量共同轴的弯曲变形。这种中间结构允许非常精确地测量，其中转向辊两侧的不同负载分布事实上对测量结果无影响。这意味着，即使在不对称负载分布情况下，也能够仅用一个负载传感器来精确测量。共同轴的弯曲变形能够以简单的方式测量，因为它是一种容易确定的负载情况，即两端支撑的弯曲梁。在优选实施例中，共同轴在中心区域处被切除，其中共同轴保留有矩形截面，该矩形截面定向成相对于共同轴的纵向轴线大致对称，该矩形截面被如此定向，从而使得通过支撑装置环绕转向辊产生的合成转向辊力引起适当的弯曲变形。该连接中的适当的弯曲变形满意地匹配负载传感器的测量范围，显然考虑了共同轴的材料特性，例如容许应力等。

可选地，共同轴由两个外轴部分构成，所述两个外轴部分通过连接部件固定地连接在一起，所述连接部件被成型和定向成通过支撑装置环绕转向辊产生的合成转向辊力引起适当的弯曲变形。例如，通过这种方案能够以简单方式实现不同配置结构或不同的转向辊空间，因为仅仅需要改变连接部件。

在两种实施例中，有利的是能够为负载传感器实现理想的测量先决条件。

在进一步的优选改进中，共同轴在两个末端处固定到轿厢以便大致弹性地弯曲，其中两个末端中的至少一个具有定位件，该定位件能够使共同轴相对于合成转向辊力对准。利用该实施例，能够进行精确测量，并且预防不正确的安装。

有利地，如果需要固定到轿厢的整体的支撑结构，两个转向辊和共同轴可在工厂预先组装形成转向辊单元。因此降低电梯设备的安装时间成本，并且防止不正确的安装组合，因为完整的转向辊单元工作时会经历检查。显然，转向辊单元还可在工厂中预先附接到或安装在轿厢的结构上。

电梯设备可包括两个转向辊单元，该两个转向辊单元彼此环绕例如90°，其中在该连接中，至少一个转向辊单元包括负载传感器。这对于成本而言是有利的。

电梯设备的控制能够有利地执行，因为负载传感器包括负载测量计算器，或者与负载测量计算器连接，所述负载测量计算器利用负载传感器的负载特性来确定实际有效负载。这是有利的，因为负载测量计算器能够利用相应的负载传感器的精确特性来供给。因此，还可以是几个负载传感器以简单方式连接在一起。负载测量计算器还能够容易地执行负载传感器的检查核对，例如电梯轿厢的空载用作核对数量。

载实际的实施例中，负载测量计算器在能够进入电梯轿厢(即当门打开时)的整个期间间歇地测量实际有效负载，并且电梯控制装置把负载测量计算器的相应的最后的测量信号传送到电梯驱动装置，用于确定启动力矩。此外，当检测到过载时电梯控制装置阻止发出离开命令。

在该方案中，特别有利的是，从电梯轿厢能够离开和进入(例如电梯轿厢开放0.4米的通路)的时间点到电梯轿厢不再能够离开和进入(即轿厢门关闭)的时间点，实际有效负载被连续不断地测量，例如每500毫秒。因此驱动装置连续不断地获得关于驱动力矩的信息，此时这必须提供。另一方面，能够适当地识别过载。具体地，例如，在达到过载前或必须关闭轿厢门时，能够启动警告蜂鸣器。

在优选实施例中，负载传感器是例如EP 1 044 356中公开的数字传感器。这是有利的，因为这种传感器能够以简单的方式评价。在对应的实现实例中，数字传感器根据负载变化振荡频率，例如，这由共同轴的外部受拉纤维的拉伸造成。该振荡频率由加速器以固定的测量时间周期每时刻计数，例如250毫秒。因此测量数字传感器的振荡频率，用于电梯轿厢中设置的有效负载或负载。在初始化电梯设备期间，了解数字传感器的特性，例如确定空载轿厢和具有已知测试有效负载时的数字传感器的振荡频率。之后，能够根据每个进一步的振荡频率来计算相关有效负载。

附图说明

下面将结合附图，通过几个实例性实施例来更详细地说明本发明。

图1A显示具有设置在轿厢下方的转向辊的电梯设备的示意主视图；

图1G显示图1A中的电梯设备的示意俯视图；

图2A显示具有设置在轿厢上方的转向辊的电梯设备的示意主视图；

图2G显示图2A中的电梯设备的示意俯视图；

图3显示第一转向辊单元的基本示意图；

图3A显示图3的具有负载传感器的转向辊单元的剖视图；

图3B显示图3的具有定位件的转向辊单元的剖视图；

图3C显示图3的转向辊单元的立体图；

图4显示另一个转向辊单元的基本示意图；

图5显示转向辊单元的弯矩图；和

图6显示加载过程期间负载测量过程的时序图。

具体实施方式

图1A和图1G显示电梯设备的第一种可能的整体结构。图示的电梯设备1安装在竖井2中。电梯设备1大致由轿厢3构成，轿厢3通过支撑装置与驱动装置8连接，不进一步与配重6连接。轿厢3通过驱动装置8沿轿厢运行通道4运动。在该情况下，轿厢3和配重6在相应的相反方向上运动。支撑装置7通过转向辊9利用多个吊索与轿厢3和配重6连接。支撑装置7相对于轿厢运行通道4对称地布置，并且通过两个转向辊单元10引导通过轿厢3的下方，每个转向辊单元10包括两个转向辊9。在该情况下，轿厢3的每个转向辊9环绕大约90°。通过多个吊索，作用在支撑装置7上的承载力根据吊索因子而减小，在图示实例中，吊索因子(slinging factor)为2。图示轿厢3设置在负载区，即，轿厢门5打开，轿厢3的通道对应地开放。

轿厢3的多个转向辊单元10中的一个设置有数字负载传感器17，在装载过程中，数字负载传感器17的信号连续地传送到负载测量计算器19。负载测量计算器19执行所需的评价，并把计算信号或计算的实际有效负载传送到电梯控制装置20。电梯控制装置20把实际测量的有效负载传送到驱动装置8，驱动装置8能够提供对应的启动力矩，或者当检测到过载时电梯控制装置20初始化所需测量。通过公知的传输路径执行从负载测量计算器19到电梯控制装置20的信号通信，例如悬挂电缆、总线系统或无线。在图示实例中，负载测量计算器19和电梯控制装置20是独立的单元。显然，这些部件也可根据需要组合在一起，因此负载测量计算器19能够结合到转向辊单元10中，或者结合到电梯控制装置20中，并且电梯控制装置20能够布置在轿厢3处或布置在发动机室中，或者电梯控制装置20还能够结合到驱动装置8中。

图2A和图2G显示电梯设备的另一种整体结构，其中环绕因子(looping factor)为2。与在前的实施例相比，转向辊10布置在轿厢3的上方。轿厢3的转向辊9被支撑装置7环绕大约180°，即支撑装置7从上方运行到转向辊单元10，偏转180°并再次朝上运行。负载传感器17安装在轿厢侧的转向辊单元10处。此外，参考标记与图1A和图1G相同。与图1相比，在图2中轿厢门5关闭。在该状态下，负载测量计算器19不激活，因为有效负载不可能变换。显然，如果需要的话，负载测量计算器19能够切换到永久激活，例如需要核对关于加速过程的结论或运输序列中的扰动时。

图3显示适用于图1的电梯设备1的转向辊单元10。转向辊单元10包括共同轴11，两个转向辊9旋转地安装在轴线11的外端15的区域中。在实例中，共同轴11通过支撑件18与轿厢3连接。共同轴11固定地连接到支撑件18，至少不可转动。在实例中，支撑件18由成型钢板形成，并为共同轴11限定支撑点或支撑，该支撑点或支撑把轴线11大致保持成免受弯曲或避免以弯曲弹性方式保持。此外，这种紧固件以这种方式实现：保障转向辊9自身的自由旋转性。两个转向辊彼此间具有间隔，例如，这能够实现两个转向辊之间的区域中的轿厢导轨4的结构，如图1G清楚地所示。负载传感器17设置在两个转向辊9之间的中心处。该中心是指，转向辊9和支撑件18的紧固件相对于该中心大致对称。共同轴11在中心区域处截面减小或被切除，如图3B所示。保留矩形截面14，该矩形截面14定向成相对于共同轴11的纵向轴线大致对称。截面14以这种方式定向：支撑装置7环绕转向辊9产生的合成转向辊力23或支撑装置力22产生适当的弯曲变形。在图1所选择的结构中，支撑装置7引导通过轿厢的下方。结果，从图3B可清楚地看出，单个转向辊单元10环绕90°或大约90°。合成转向辊力23相对于支撑装置力22对应地转动45°，并且矩形截面14根据该合成转向辊力23的方向来定向，从而使得获得优化的弯曲变形。在所示实例中，矩形截面14以这样的方式选择：负载传感器17相对于期望负载或有效负载范围经历大约0.2毫米的长度变化。该该连接中，根据空载轿厢3和满载轿厢3之间的负载差来获得负载范围。此外，从图3B可以清楚地看出，共同轴11的一端15能够设置有定位件16，该定位件16能够使共同轴11相对于支撑件18确定地定向，并且相对于轿厢3确定地定向。在实例中，共同轴11的末端15用于提供机械可靠的连接形状16，该连接形状16限定组件的组装位置。图3C显示根据本发明的图3中所述的负载传感器17的结构的立体图。负载传感器17通常通过电缆与负载测量计算器19连接。在本实例中，负载测量计算器19设置在轿厢3中。在许多情况下，负载测量计算器19能够直接设置在负载传感器17上或直接结合到负载传感器17中。

图4显示转向辊单元10的可选实施例。在该实例中，共同轴11分成两个外轴部分12，该两个外轴部分12形成转向辊9的安装件，同时与支撑件18连接。两个外轴部分12通过连接部件13连接在一起以便形成完整的共同轴11。连接部件13包括负载传感器17，并且再次以这种方式成型：负载传感器17获得优化负载或弯曲条件。显然，外轴部分12连接到连接部件13和支撑件18的连接位置也以本实施例中的这种方式形式：必须根据负载方向来定向共同轴11。

通过实例显示了实施例，而且利用本发明的知识能够进行变化。因此，显然可使用几个转向辊来代替两个间隔开的转向辊9，其中例如四个转向辊彼此间隔开、成对设置。

两个转向辊9之间的中心处的负载传感器17的对称结构具有优点，如图5所示，两个支撑装置7的支撑装置力的不对称分布不会对负载传感器17的测量偏差造成显著影响。在两个支撑装置7.1，7.2之间为正常负载分布的情况中，共同轴11的弯矩图为M_N，该弯矩在两个转向辊9.1，9.2之间具有大致恒定值。布置在两个转向辊9.1，9.2之间的中心处的负载传感器17检测根据弯曲应力M_NM产生的弯曲变形值。

在两个支撑装置7.1，7.2之间为不同负载分布的情况中，如图5所示的方式：开始点是支撑装置7.1，7.2中相应一个的完全失效点，当支撑装置7.2失效时获得弯矩图M₁，当支撑装置7.1失效时弯矩图为M₂。通过比较弯矩图M_N，M₁，M₂，可以清楚地看出，负载传感器17检测的(位于两个转向辊9之间的中间的)弯曲变形值M_1M，M_2M与弯曲变形值M_NM相比仍保持不变。弯曲变形值的最大测量偏差为dM。

图6显示电梯设备的操作顺序的测量过程。电梯轿厢3以100％的操作速度V_K靠近停止点并减速到静止。在静止前的短时间，电梯轿厢启动打开轿厢门5。轿厢门5开始打开并开放与开口运输(opening travel)S_KT对应的轿厢3的通道。只要存在例如30％的最小通路或0.4米的最小通路，负载测量件或负载测量计算器19就打开并以时间间隔t_M向电梯控制装置20传送对应于实际有效负载的信号L_K。作为实例，这里所示的电梯控制装置认为具有80％有效负载，并通过警报器或“轿厢满”的信息显示器(未显示)来阻止进一步加载，从而启动关闭轿厢门。只要轿厢门关闭到通道不再能够有效进入的程度时，在所示实例中为60％，负载测量计算器19停止评价负载测量信号，并且电梯控制装置20使用最后的测量值L_KE来确定电梯驱动的启动力矩(start torque)。只要轿厢门5的开口通路为0％(闭合)时，对应地轿厢3开始离开通路。

如果电梯控制装置信号基于负载测量信号L_A检测到过载时，则发出减少有效负载的命令，只要出现过载，轿厢门的闭合过程就被阻止。显然，控制能够提供特定操作中限定的其它标准。因此，例如在紧急操作情况下，例如火警，允许更高的过载极限。

通过本发明的理解，电梯专家能够根据需要对形状和结构进行变化。例如，所示的电梯控制装置能够进一步评价负载测量计算器的信号，例如根据加载速度来限定报警信号的时刻。此外，例如，具有负载传感器的对应的转向辊单元布置在竖井中或设置在驱动装置处。

Claims (14)

1.一种电梯设备，包括：轿厢(3)、用于支撑轿厢(3)和负载传感器(17)的支撑装置(7)，所述支撑装置(7)通过至少两个转向辊(9)与轿厢(3)连接，其中所述支撑装置(7)部分地环绕转向辊(9)，并且两个转向辊(9)转动地安装在共同轴(11)上，其特征在于：负载传感器(17)设置在两个转向辊(9)之间的共同轴(11)上。

2.根据权利要求1的电梯设备，其特征在于：单个负载传感器(17)居中地设置在两个转向辊(9)之间，并且负载传感器(17)测量共同轴(11)的弯曲变形。

3.根据权利要求1或2的电梯设备，其特征在于：共同轴(11)在中心区域处被切除，其中共同轴(11)保留有矩形截面(14)，该矩形截面(14)定向成相对于共同轴(11)的纵向轴线大致对称，该矩形截面(14)被如此定向，从而使得通过支撑装置(7)环绕转向辊(9)产生的合成转向辊力(23)引起弯曲变形；或者共同轴(11)由两个外轴部分(12)构成，所述两个外轴部分(12)通过连接部件(13)固定地连接在一起，所述连接部件(13)被如此成型和定向成通过支撑装置(7)环绕转向辊(9)产生的合成转向辊力(23)引起弯曲变形。

4.根据权利要求1的电梯设备，其特征在于：共同轴(11)通过支撑件(18)与轿厢(3)连接，并在两个末端(15)处固定到轿厢(3)，以便共同轴(11)弹性地弯曲，其中两个末端(15)中的至少一个具有定位件(16)，该定位件(16)能够使共同轴(11)相对于支撑件(18)确定地定向，并且相对于轿厢(3)确定地定向。

5.根据权利要求1的电梯设备，其特征在于：两个转向辊(9)和共同轴(11)组装形成转向辊单元(10)。

6.根据权利要求5的电梯设备，其特征在于：所述电梯设备包括两个转向辊单元(10)，其中转向辊单元(10)中的至少一个包括负载传感器(17)。

7.根据权利要求1的电梯设备，其特征在于：所述负载传感器(17)包括负载测量计算器(19)，或者与负载测量计算器(19)连接，所述负载测量计算器(19)利用负载传感器(17)的负载特性来测量实际有效负载。

8.根据权利要求7的电梯设备，其特征在于：所述负载测量计算器(19)在能够进入电梯轿厢的整个期间间歇地测量实际有效负载(L_K)，并且电梯控制装置(20)把负载测量计算器(19)的相应的最后的测量信号(LKE)传送到电梯驱动装置(8)，用于确定启动力矩，其中所述相应的最后的测量信号为在轿厢门关闭到通道不再能够有效进入的程度时的测量信号。

9.根据权利要求7的电梯设备，其特征在于：所述负载测量计算器(19)在能够进入电梯轿厢的整个期间间歇地测量实际有效负载(L_K)，并且当检测到过载时电梯控制装置(20)阻止发出离开命令。

10.根据权利要求1的电梯设备，其特征在于：所述负载传感器(17)是数字传感器。

11.一种用于连接支撑装置(7)和电梯轿厢的转向辊单元，所述转向辊单元(10)包括两个转向辊(9)和共同轴(11)，其中所述两个转向辊(9)转动地安装在共同轴(11)上，其特征在于：负载传感器(17)设置在两个转向辊(9)之间的共同轴(11)上。

12.一种在电梯设备中设置负载传感器(17)的方法，所述电梯设备(1)包括轿厢(3)和用于支撑轿厢(3)的支撑装置(7)，其中通过至少两个转向辊(9)把所述支撑装置(7)连接到轿厢，并且把两个转向辊(9)转动地安装在共同轴(11)上，其特征在于：把负载传感器(17)设置在两个转向辊(9)之间的共同轴(11)上。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于：在能够进入电梯轿厢(3)的整个期间通过负载测量计算器间歇地测量实际有效负载，并且相应的最后的实际有效负载用于确定启动力矩，其中所述相应的最后的实际有效负载为在轿厢门关闭到通道不再能够有效进入的程度时所测量到的实际有效负载，所述最后的实际有效负载通过电梯控制装置(20)传送到电梯驱动装置(8)。

14.根据权利要求12的方法，其特征在于：在能够进入电梯轿厢(3)的整个期间通过负载测量计算器间歇地测量实际有效负载，并且当检测到过载时通过电梯控制装置(20)阻止发出离开命令。

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