專利名稱：用于自動扶梯和移動人行道的可變力矩制動的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及受控制的制動機構(gòu)，更特別地，涉及與自動扶梯、移動人行道等結(jié)合使用的可變力矩制動的裝置和方法。
背景技術(shù)：
用于自動扶梯和移動人行道(亦稱為,例如，自動步道或自動人行道)包括，例如，具有被導(dǎo)引的壓縮彈簧的開環(huán)控制制動系統(tǒng)。替代地或另外，具有陶瓷電磁制動器的閉環(huán)控制制動系統(tǒng)已經(jīng)被采用。然而，這些制動系統(tǒng)的每個帶來各種控制問題。例如，具有被導(dǎo)引的壓縮彈簧的開環(huán)控制系統(tǒng)是雙穩(wěn)態(tài)的制動裝置。也就是說，制動器在開始和運行期間被釋放并且當(dāng)自動扶梯或自動步道停止時施加恒定的彈力。由于該雙穩(wěn)態(tài)的功能性，止停距離和止停速率可根據(jù)自動扶梯的載荷進(jìn)行很大地變化。例如，輕載荷的自動扶梯將比滿載荷的自動扶梯以更少的時間止停并且在更短的距離范圍內(nèi)止停。為了減小自動扶梯上的空載和滿載狀態(tài)之間的止停距離差異，大的飛輪經(jīng)常被增加到電機以使抵消自動扶梯載荷的作用。即使大的飛輪可提供慣性以防止當(dāng)自動扶梯是輕載荷時自動扶梯止停得太快，當(dāng)自動扶梯滿載荷時該同一慣性起反作用。大的飛輪需要制動器提供足夠的力矩以停止自動扶梯上的載荷以及停止大的飛輪。因而，飛輪的存在需要制動器在所有的應(yīng)用中尺寸過大。此外，盡管增加大的飛輪，但是止停距離和速率的差異仍可在空載和滿負(fù)荷狀態(tài)之間變化。在許多應(yīng)用中，止停距離的該差異仍可造成問題，如果顧客要求止停距離范圍比開環(huán)制動系統(tǒng)可提供的更窄的話。另外，在美國和加拿大，ASME A17. I自動扶梯安全規(guī)程限制最大減速度以及最大止停距離。應(yīng)用開環(huán)彈簧的制動系統(tǒng)可出現(xiàn)的另一個問題是可利用的制動力矩會由于制動器磨損或環(huán)境狀況而隨著時間推移而減小。從而，如果制動器沒有定期地重新調(diào)整或替換，止停速率和距離會變得不符合規(guī)程和/或會不滿足客戶要求。 在提供一致的止停的努力中，自動扶梯和移動人行道的一些制造商已經(jīng)增加了轉(zhuǎn)換器(例如，交流電驅(qū)動器)以提供動態(tài)的電機制動。然而，轉(zhuǎn)換器的增加還可具有缺點。轉(zhuǎn)換器會是昂貴的并且可在自動扶梯桁架中需要用于安裝的額外的空間。這在某些類型的其中在桁架中沒有額外的空間的自動扶梯上會是禁止的。而且，需要動態(tài)電阻器或再生單元的至少一個來排放產(chǎn)生的制動能量。這兩項也增加了成本并且需要用于安裝的空間。此外，將閉環(huán)控制增加到受導(dǎo)引的壓縮彈簧制動系統(tǒng)通常是不實際的，因為在這些類型的單元上的制動線圈是雙穩(wěn)態(tài)的裝置。雙穩(wěn)態(tài)的裝置設(shè)計成以被促動或非促動。因此，通過閉環(huán)控制來線性地控制制動器是不可能的。雖然利用閉環(huán)控制制動的陶瓷磁制動器可解決受導(dǎo)引的壓縮彈簧開環(huán)控制制動系統(tǒng)所固有的許多問題，但是它們?nèi)匀怀霈F(xiàn)了其他的問題。例如，盡管利用閉環(huán)控制的磁制動系統(tǒng)比應(yīng)用開環(huán)彈簧的制動系統(tǒng)實現(xiàn)的止停距離和速率更加一致，但是磁制動器會易于反應(yīng)慢。因此，制動系統(tǒng)對于給定的自動扶梯載荷所要求的特定的制動力矩會產(chǎn)生得相對較慢。結(jié)果是止停速率在止停程序開始處會低于或超過一設(shè)定位置，從而產(chǎn)生“波動”止停，直到所述控制能夠產(chǎn)生合適的力矩。此外，因為磁制動器的磁零點特性從制動器到制動器是變化的，因此必需在將制動器交付使用之前調(diào)節(jié)每個制動器的閉環(huán)制動控制器。如果制動控制器沒有被調(diào)節(jié)，那么制動器可能隨著時間推移稍微緩慢移動和/或提供不是最佳的制動。而且，使用磁制動器不許在同一電機上增加第二制動器。從而，磁制動器不能被用于某些應(yīng)用中，特別地在歐洲，其中歐洲的自動扶梯規(guī)程(EN規(guī)程)要求只要自動扶梯的上升超過某一高度則需使用壓縮受導(dǎo)引的彈簧以及第二制動器
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明致力于一種用于自動扶梯或移動人行道的制動裝置以及用于控制自動扶梯或移動人行道的制動形態(tài)(profile)的方法。 在本發(fā)明的實施例中，提供了一種制動裝置。該制動裝置可包括制動元件、可線性控制的螺線管組件、偏壓機構(gòu)以及控制裝置。制動元件可適于接合自動扶梯或移動人行道的驅(qū)動軸上的制動鼓或制動盤?？删€性控制的螺線管組件可包括制動器線圈和長型構(gòu)件。長型構(gòu)件可沿著軸線線性移動并且制動元件可耦接到長型構(gòu)件。偏壓機構(gòu)可被布置成在第一方向上沿著所述軸線偏壓長型構(gòu)件以增加由制動元件施加到驅(qū)動軸上的力矩。控制裝置可被配置為基于與自動扶梯或移動人行道的工作狀態(tài)有關(guān)的至少一個測量參數(shù)調(diào)整到制動器線圈的電流，由此長型構(gòu)件沿著軸線在與第一方向相反的第二方向上被偏壓以減小由制動元件施加到驅(qū)動軸的力矩。在本發(fā)明的另一實施例中，還提供了一種用于控制使用制動裝置的自動扶梯或移動人行道的制動形態(tài)的方法。該方法可包括通過一偏壓機構(gòu)沿著軸線在第一方向上偏壓長型構(gòu)件以增加由制動元件施加到驅(qū)動軸的力矩。該方法可進(jìn)一步包括通過一控制裝置基于與自動扶梯或移動人行道的工作狀態(tài)有關(guān)的至少一個測量參數(shù)調(diào)整到制動器線圈的電流，由此，長型構(gòu)件沿著軸線在與第一方向相反的第二方向上被偏壓以減小由制動元件施加到驅(qū)動軸的力矩。本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點，以及本發(fā)明的各個實施例的操作和結(jié)構(gòu)，在下面參照附圖進(jìn)行更詳細(xì)地描述。


本發(fā)明的以前和其他特征以及優(yōu)點從以下，更特別地本發(fā)明的如附圖示出的某些示例的實施例的描述，將是明顯的。除非另有相反說明，附圖不是按比例的。本發(fā)明的幾個實施例將參照以下附圖進(jìn)行描述，其中相同的附圖標(biāo)記在整個附圖中表示相同的特征，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于自動扶梯或移動人行道的制動裝置的示意性的局部側(cè)視圖；圖2是圖I的制動裝置的局部透視圖；以及圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖I的制動裝置的控制裝置的局部示意性圖，其中所述控制裝置包括示例性的續(xù)流二極管回掃電路。
具體實施例方式在描述在圖中示出的示例的實施例中，為了清楚采用了特定的術(shù)語。然而，本發(fā)明并不打算限制到如此選擇的特定術(shù)語。要理解到，每個特定的要素包括以相似的方式操作以實現(xiàn)相似目的的所有等同技術(shù)特征。圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于自動扶梯或移動人行道的制動裝置10的示意性的局部側(cè)視圖。自動扶梯或移動人行道(在本文中沒有進(jìn)一步詳細(xì)地示出)可包括任何已知的或傳統(tǒng)的如本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員會理解到的自動扶梯或移動人行道。自動扶梯還稱為移動扶梯。移動人行道也稱為自動人行道(或電動人行道)，移動坡道(或電動坡道)，自動步道，以及自動行人道，并且可包括，例如，多個相繼地布置的托板以形成基本上平坦的和/或直線的相對于運動方向基本上水平地或稍微傾斜地延伸的軌道。圖2是圖I的制動裝置的局部透視圖。在圖I和2描述的實施例中示出的制動裝置10包括制動元件12,包括制動線圈14和長型構(gòu)件16的可控制的螺線管組件，偏壓機構(gòu)18，和電子控制裝置20。制動裝置10可 被布置為并且被配置為以預(yù)定的減速度并且在預(yù)定的止停距離內(nèi)使自動扶梯或移動人行道停止，而不管當(dāng)緊急切斷程序或指令啟動時自動扶梯或移動人行道上的載荷如何。這樣，自動扶梯或移動人行道上的乘客可在減速期間仍然是安全的和舒適的。該緊急切斷程序可通過按壓緊急切斷按鈕或開關(guān)(未示出)手動地啟動，或經(jīng)由布置成監(jiān)測自動扶梯或移動人行道的操作狀態(tài)的一個或多個傳感器(未示出)自動地啟動。制動裝置10可通過基于在自動扶梯或移動人行道上的測量的荷載，施加一可變力距到交流電驅(qū)動電機22的輸出機構(gòu)，特別地，到驅(qū)動軸24和/或固定到該驅(qū)動軸24的制動鼓26 (制動盤)，使自動扶梯或移動人行道停止。根據(jù)圖I和2所示的實施例，制動元件12例如可以為摩擦材料(例如，金屬，塑料，橡膠，皮革，布，纖維復(fù)合材料等)的布置成同心地圍繞制動鼓26的外部環(huán)形表面28的制動帶的形式。制動元件12可與制動鼓26的外部環(huán)形表面28的至少一部分(例如大約270度)任選地接合以將可變的或可調(diào)節(jié)的力矩施加在其上。制動元件12可在第一端30被固定到自動扶梯或移動人行道上，例如驅(qū)動電機22的殼體上，的固定點。制動元件12的第二端32可以可樞轉(zhuǎn)地附著于長型構(gòu)件16以確保當(dāng)被釋放時制動元件12與制動鼓26的一致的間隙。一個或多個間隔輥可與銷結(jié)合利用以將制動元件12的第二端32可樞轉(zhuǎn)地附著到長型構(gòu)件16。螺線管組件的制動器線圈14可被安裝在支架或框架34上，該支架或框架可被牢固地固定到，例如，驅(qū)動電機22的殼體或自動扶梯或移動人行道的另一個固定部分。長型構(gòu)件16可包括一金屬芯體36，該金屬芯體被可動地布置在制動器線圈14的繞組內(nèi)并且在外端耦接到中間部分或聯(lián)接構(gòu)件38。中間聯(lián)接構(gòu)件38可布置成鄰近制動鼓26的外部環(huán)形表面28并且可包括適于在其從制動鼓26釋放時為制動元件12提供額外的間隙的弧形的或彎曲的部分。長型構(gòu)件16還可包括耦接到中間聯(lián)接構(gòu)構(gòu)件38和到可調(diào)板42的另一端部聯(lián)接構(gòu)件或桿40。包括金屬芯體36，中間聯(lián)接構(gòu)件38和端部聯(lián)接構(gòu)件40的長型構(gòu)件16也可形成為一單個的一體形成的構(gòu)件。長型構(gòu)件16被布置成可沿著軸線A如圖I所示的雙箭頭B所示地雙向直線地移動。偏壓機構(gòu)18，其可以是例如壓縮彈簧，被布置成沿著軸線A在第一方向(也就是到圖I的右側(cè))上偏壓長型構(gòu)件16以增加(經(jīng)由制動鼓26)由制動元件12施加到驅(qū)動軸24的力矩。另一方面，當(dāng)電流供給到制動器線圈14時，長型構(gòu)件16沿著軸線A在第二方向(S卩，到圖I的左側(cè))上偏壓以減小(經(jīng)由制動鼓26)由制動元件12施加到驅(qū)動軸24的力矩。也就是說，隨著到制動器線圈14的電流的增加，由制動元件12施加到驅(qū)動軸24的力矩被減小或移除。這樣，長型構(gòu)件16在張緊下使用以便為最佳的可變力距控制提供低滯后的、拉動釋放聯(lián)接。長型構(gòu)件16的張緊保持了動作和運動的直接吻合以最小化在該聯(lián)接中對于壓縮類型的釋放聯(lián)接會發(fā)生的額外的橫向運動和摩擦。當(dāng)制動裝置10被安裝在自動扶梯或移動人行道上時，軸線A可基本上垂直于驅(qū)動軸24并且基本上平行于驅(qū)動軸24的切線延伸。如圖I和2所描述的實施例所示，桿40延伸穿過固定板44中的開口并且通過例如可調(diào)節(jié)的螺紋連接在第二端附連到可調(diào)板42。壓縮彈簧18在第一方向上沿著由軸線A限定的動作線動作以偏壓板42和桿40從而增加由制動元件12 (經(jīng)由制動鼓26)施加到驅(qū)動軸24的力矩。當(dāng)沒有電力被提供到驅(qū)動電機22和/或制動線圈14時，這是制動裝置10的默認(rèn)安全位置。允許相對于板42調(diào)節(jié)桿40提供了調(diào)節(jié)壓縮彈簧18的長度和力，由此調(diào) 節(jié)施加到制動鼓26的力矩，的能力。一個或多個制動器磨損開關(guān)指示器46還可設(shè)置為鄰近于桿40和板42。電子控制裝置20可經(jīng)由電力和/或電子鏈接件50，52和54被分別電耦接到制動器線圈14，驅(qū)動電機22和制動器磨損開關(guān)指示器46的一個或多個，或與其電子通信?？刂蒲b置20可包括，例如但不限于，印刷電路板(PC板)，該印刷電路板可包括，例如，比例-積分-微分控制器(PID)，例如可編程邏輯控制器(PLC)或通過一微型控制器單元(MCU)或處理器100實現(xiàn)的數(shù)字控制器?？刂蒲b置20還可配置有軟件，包括模糊邏輯軟件，用于由處理器100執(zhí)行?？刂蒲b置20還可包括電流調(diào)節(jié)器裝置62例如，脈寬調(diào)制(PWM)裝置。控制裝置20可被配置為調(diào)整提供給制動器線圈14的電流。如上所述，當(dāng)控制裝置20輸出一電流到制動器線圈14時，長型構(gòu)件16在沿著軸線A的與第一方向相反的第二方向(到圖I中的左側(cè))線性地被偏壓以減小或移除由制動元件12 (經(jīng)由制動鼓26)施加到驅(qū)動軸24的力矩。提供給制動器線圈14的電流大小可基于PWM裝置62的輸出值和/或經(jīng)由電力和/或電子鏈接件52和54由控制裝置20接收到的驅(qū)動電機22和制動器磨損開關(guān)指示器46的一個或多個的狀態(tài)進(jìn)行變化或調(diào)整。從而，施加到驅(qū)動軸24的力矩可進(jìn)行調(diào)節(jié)以控制自動扶梯或移動人行道的制動形態(tài)。在自動扶梯或移動人行道的操作期間，控制裝置20可提供足以保證制動元件12打開，也就是，保證制動元件12沒有接觸制動鼓26或施加任何力矩到制動鼓26,的電流到制動器線圈14?？刂蒲b置20可，例如，輸出在保存能量時保持制動器打開所需要的最小的制動器線圈電流。在啟動止停程序時，例如，通過人工地按壓緊急制動按鈕或自動檢測運行操作錯誤時，控制裝置20可執(zhí)行止停算法以調(diào)整在閉環(huán)控制中需要的制動器線圈電流從而施加一可變力距到電機輸出驅(qū)動軸24來以預(yù)定的減速度和在預(yù)定的止停距離內(nèi)使自動扶梯或移動人行道停止，而不管自動扶梯或移動人行道上的載荷如何。在接收止停指令之后，控制裝置20可首先通過測量電力已經(jīng)被切斷的交流電驅(qū)動電機22的瞬時速度估計自動扶梯或移動人行道上的載荷。例如，在啟動止停程序時，控制裝置20可(經(jīng)由鏈接件52)請求/接收在止停指令之后的給定時間相對于電機下降特性曲線所述電機22的RPM數(shù)據(jù)，基于該RPM數(shù)據(jù)，計算自動扶梯移動人行道上的估計的載荷。該計算可包括利用RPM-載荷查找表或相關(guān)性表。控制裝置20然后可基于所述估計的載荷初始地調(diào)整(即，減小)制動器線圈電流到一估計的水平，該估計的水平足以以儲存的可編程減速度使自動扶梯或移動人行道停止。這樣做，來自控制裝置20的初始的制動力矩輸出指令可非常接近于以預(yù)定 的減速度使給定載荷停止所需要的實際的制動力矩。使初始的制動力矩很接近于實際需要的制動力矩的優(yōu)點是其后控制裝置20找到以預(yù)定的減速度使給定載荷停止所需要的精確的力矩的時間最小化。從而，在低于和/或超過希望的減速度的情形被最小化，從而提供了更穩(wěn)定一致的止停?？刂蒲b置20還可在接收止停指令時估計制動器線圈14的溫度。隨著制動器線圈14變熱或冷卻，制動器線圈14中的電阻成比例地變化。如果制動器線圈14中的溫度變化沒有得到補償，給定的PWM輸出可導(dǎo)致在不同時間提供不同的制動力矩值的不同的制動器線圈電流從而防止制動裝置10在制動器線圈的正常的工作溫度范圍內(nèi)提供一致的減速?？刂蒲b置20可，例如，通過在正常工作期間監(jiān)測PWM裝置占空因數(shù)變化的多少來補償制動器線圈溫度。當(dāng)止停指令給出時，實際的PWM輸出值可從一些已知的對于給定制動器線圈電流的PWM輸出值被減去。該差異稱為偏移。該偏移可以是正的或負(fù)的并且可被加到關(guān)于負(fù)載的估計的PWM輸出值。這樣，控制裝置20將能補償制動器線圈14中的與溫度有關(guān)的電阻變化從而在制動器線圈14的正常的工作溫度范圍內(nèi)提供一致的減速度?？刂蒲b置20還可包括閉環(huán)模糊邏輯軟件，其被配置為在止停程序期間連續(xù)地或間歇地調(diào)節(jié)和/或調(diào)整制動器線圈電流(因此調(diào)節(jié)施加的力矩)以精確地控制自動扶梯或移動人行道的制動減速度。控制裝置20可經(jīng)由鏈接件52連續(xù)地或間歇地測量自動扶梯或移動人行道的減速度并將該測量值與預(yù)定的存儲的可編程減速度進(jìn)行比較。當(dāng)自動扶梯或移動人行道的測量的減速度小于存儲的可編程減速度(指示重載荷)，控制裝置20可減小制動器線圈電流，因而增加由制動元件12施加到驅(qū)動軸24的力矩。另一方面，當(dāng)自動扶梯或移動人行道的測量的減速度大于存儲的可編程減速度(指示輕載荷)，控制裝置20可增加制動器線圈電流，因而減小了由制動元件12施加到驅(qū)動軸24的力矩。控制裝置20可繼續(xù)相應(yīng)調(diào)整制動器線圈電流直到自動扶梯或移動人行道完全停止?？刂蒲b置20的模糊邏輯軟件可包括可由處理器執(zhí)行的具有削減邏輯的對稱的減小算法，以在止停程序期間精確控制自動扶梯或移動人行道的減速度(制動形態(tài))并且防止控制裝置20，特別地電流調(diào)節(jié)器或PWM裝置，輸出大于或等于存儲的可編程的最大允許值或小于或等于零的制動電流(對應(yīng)PWM輸出電流值)。模糊邏輯軟件可包括監(jiān)測實際的PWM輸出電流值并且將該輸出值與存儲的可編程的最大允許值進(jìn)行比較的指令?？刂蒲b置20然后可輸出一相應(yīng)于要產(chǎn)生的特定制動力矩的調(diào)節(jié)后的輸出值。當(dāng)測量的減速度大于存儲的可編程減速度(設(shè)定值)以及電流調(diào)節(jié)器的實際輸出值(例如，PWM值)小于或等于最大允許值的一半時，控制裝置20可將輸出值增加一定量，該一定量為實際輸出值和大于百分之一百的預(yù)定百分比的乘積。例如，如果測量的減速度大于存儲的可編程減速度的175%并且實際輸出值小于或等于最大允許值的50%，那么實際輸出值可增加130%。如果測量的減速度大于存儲的可編程減速度的150% (但是小于或等于175%)并且實際輸出值小于或等于最大允許值的50%，那么實際輸出值可增加118%。如果測量的減速度大于存儲的可編程減速度的125% (但是小于或等于150%)并且實際輸出值小于或等于最大允許值的50%，那么實際輸出值可增加106%。如果測量的減速度大于存儲的可編程減速度的110%(但是小于或等于125%)并且實際輸出值小于或等于最大允許值的50%，那么實際輸出值可增加103%。當(dāng)測量的減速度大于存儲的可編程減速度(設(shè)定值)并且實際輸出值大于最大允許值的一半時，控制裝置20可將輸出值增加最大允許值與實際輸出值之間的差的預(yù)定百分比。例如，如果測量的減速度大于存儲的可編程減速度的175%并且實際輸出值大于最大允許值的50%，那么輸出值可通過增加最大允許值與實際輸出值之間的差的30%而增大。如果測量的減速度大于存儲的可編程減速度的150% (但是小于或等于175%)并且實際輸出值大于最大允許值的50%，那么輸出值可通過增加最大允許值與實際輸出值之間的差的18%而增大。如果測量的減速度大于存儲的可編程減速度的125% (但是小于或等于150%)并且實際輸出值大于最大允許值的50%，那么輸出值可通過增加最大允許值與實際輸出值之間的差的6%而增大。如果測量的減速度大于存儲的可編程減速度的110% (但是小于或等于125%)并且實際輸出值大于最大允許值的50%，那么制動輸出值可通過增加最大允許值與實際輸出值之間的差的3%而增大?！ひ蚨?，如果實際輸出值小于最大允許輸出值的1/2，那么電流調(diào)節(jié)器的輸出值的變化是某一預(yù)定百分比和實際輸出值的乘積。然而，如果實際輸出值大于最大允許輸出值，那么輸出值的變化是實際輸出值和一差值的百分?jǐn)?shù)的和，所述差值為實際輸出值與最大允許輸出值之間的差。因此，距離最大輸出值越遠(yuǎn)，那么輸出值就增加得越大。同樣地，實際輸出值越接近最大允許輸出值，那么輸出值可增加得越小。這樣，實際輸出值永遠(yuǎn)不能增加到等于或大于最大允許輸出值。相比之下，當(dāng)測量的減速度小于存儲的可編程減速度(設(shè)定點)并且實際輸出值大于最大允許值的一半時，控制裝置20可將所述輸出值減小最大允許值和實際輸出值之間的差的預(yù)定百分比。當(dāng)測量的減速度小于存儲的可編程減速度且實際輸出值小于或等于最大允許值的一半時，控制裝置20可將所述輸出值減小一定量，該量為實際輸出值和小于百分之一百的預(yù)定百分比的乘積。因而，用于減小制動器線圈電流的邏輯類似于用于增加電流的邏輯。距離零輸出值越遠(yuǎn)，實際輸出值可減小得越大。并且，實際輸出值越接近零輸出值，那么輸出值可減小得越小。這樣實際輸出值永遠(yuǎn)不能減小到等于或小于零輸出值。當(dāng)控制裝置20重新計算電流調(diào)節(jié)器的輸出值時，其將實際輸出值限制到存儲的最大或最小PWM輸出值。也就是說，如果計算的PWM輸出值超過最大可能的PWM輸出值，那么控制裝置20將PWM輸出值設(shè)定到最大PWM輸出值。同樣地，如果控制裝置20計算出PWM輸出值小于最小輸出值，那么控制裝置20將PWM輸出值設(shè)定到最小的允許的PWM輸出值。模糊邏輯軟件通過控制裝置20執(zhí)行的結(jié)果是減速度可或多或少地保持恒定，而不管自動扶梯或自動步道上的載荷如何。這可允許要求的制動器調(diào)節(jié)之間的時間段更長，因為僅使給定載荷停止所需的力矩被施加并且可以不需要精確地數(shù)學(xué)地模擬自動扶梯或移動人行道的整個機械系統(tǒng)以便確定對于給定載荷的適當(dāng)?shù)闹苿恿?。此外，對稱的減小算法和削減邏輯可提供更穩(wěn)定的響應(yīng)控制，由于所謂的積分飽卷(Integral Wind Up)而沒有延遲的時間被引入到該系統(tǒng)中?？刂蒲b置20還可包括耦接到制動器線圈14的續(xù)流二極管回掃電路60。續(xù)流二極管回掃電路在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的并且通常用來避免由于感應(yīng)載荷的回掃作用引起對電路的損壞。圖3描述了控制裝置20的耦接到制動器線圈14且包括在高速回掃二極管72的陽極側(cè)上的永久回掃電阻器70的續(xù)流二極管回掃電路60的示意圖。控制裝置20的微型控制器單元或處理器100可被配置為將額外的回掃電阻器74暫時地插入續(xù)流二極管回掃電路60中以減小制動器的設(shè)定時間。插入額外的電阻74，其在自動扶梯或移動人行道的操作期間通過開關(guān)80短路，可減 小制動器線圈14的電感電阻比(L/R)時間常數(shù)。減小制動器的設(shè)定時間可減小設(shè)定制動器花費的時間期間的惰轉(zhuǎn)時間(coasting time)和距離。也就是說，減小制動器的設(shè)定時間可減小在當(dāng)自動扶梯重載荷時在設(shè)定制動器花費的時間期間的任何速度增加的幅值并且可在自動扶梯或移動人行道的整個載荷范圍內(nèi)提供更一致的止停形態(tài)。額外的回掃電阻74必須在持續(xù)較短的時間段之后被移除，因為其可能具有足夠的尺寸以防止制動器線圈14由控制裝置20的PWM裝置62控制。僅正常的回掃電阻器70必須保留在電路中用于控制所述制動器?？刂蒲b置20還可，例如，在自動扶梯或移動人行道的運行模式期間將制動器線圈電流減小到規(guī)定的最小水平以節(jié)能。制動器線圈電流可在制動器打開之后減小，因為保持制動器打開比打開制動器花費更小的電流?？刂蒲b置20可，例如，在自動扶梯或移動人行道的運行模式期間基于制動器線圈14中的實測溫度的變化將制動器線圈電流調(diào)整或減小到最佳的最小值。例如，當(dāng)制動器線圈14加熱或冷卻時，制動器線圈14中的電阻可成比例地變化，從而引起控制裝置20的給定的制動器線圈電流輸出以提供制動裝置10的長型構(gòu)件16的不同的相對位置。如果制動器線圈電流下降過低，制動器可在正常運行操作期間設(shè)定。另一方面，如果制動器線圈電流太高，制動器線圈14會過熱。因而，控制制動器線圈打開電流同時補償制動器線圈溫度允許控制裝置20在制動器線圈14的整個工作溫度范圍保持制動器線圈電流穩(wěn)定在最佳值處。當(dāng)在運行模式下減小制動器線圈電流可有助于減少能量消耗，減小制動器線圈運行溫度，減少自動扶梯控制器動力供應(yīng)要求，和/或減少控制裝置20中的熱發(fā)散?？刂蒲b置20可任選地被配置為以固定力矩模式或可變力距模式操作制動元件12。此外，制動裝置10可以是一配置為以使多個制動裝置10可耦接到一個或多個控制裝置20并且堆疊在單個的制動器驅(qū)動軸24上的模塊化單元。該模塊化的制動裝置10可安裝于新的自動扶梯或移動人行道并且還可允許翻新現(xiàn)有的自動扶梯或移動人行道?？偟膩碇v，制動裝置10可為所有自動扶梯荷載條件下的自動扶梯或移動人行道提供一致的止停距離和止停速率。不需要飛輪，因為閉環(huán)控制裝置20補償了自動扶梯載荷。此外，不需要轉(zhuǎn)換器、制動電阻器或再生單元。而且，在安裝時不需要調(diào)節(jié)制動器控制
>j-U ρ α裝直。盡管以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的各個示例性實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解到它們是僅通過例子提出的，而不是限制性的。因而本發(fā)明的寬度和范圍應(yīng)當(dāng)不由上述實施例限制，而是應(yīng)當(dāng)僅根據(jù)以下權(quán)利要求和它們的等同物進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種用于自動扶梯或移動人行道的制動裝置(10)，包括 適于接合所述自動扶梯或移動人行道的驅(qū)動軸(24)上的制動鼓(26)或制動盤的制動元件(12)； 包括制動器線圈(14)和長型構(gòu)件(16)的可線性控制的螺線管組件，其中長型構(gòu)件(16)能夠沿著軸線(A)直線移動，以及其中制動元件(12)耦接到該長型構(gòu)件(16)； 布置成以沿著所述軸線(A)在第一方向上偏壓所述長型構(gòu)件(16)以增加由制動元件(12)施加到驅(qū)動軸(24)的力矩的偏壓機構(gòu)(18);以及 控制裝置(20)，其被配置為基于與所述自動扶梯或移動人行道的工作狀態(tài)有關(guān)的至少一個測量參數(shù)調(diào)整到制動器線圈(14)的電流，由此，長型構(gòu)件(16)沿著所述軸線(A)在與所述第一方向相反的第二方向上偏壓以減小由所述制動元件(12)施加到所述驅(qū)動軸(24)的力矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制動裝置，其中制動元件(12)包括適于圍繞驅(qū)動軸(24)上的制動鼓(26)或制動盤延伸的制動帶,其中所述制動帶(12)的第一端(30)適合于稱接到所述自動扶梯或移動人行道的固定元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制動裝置，其中所述制動帶(12)的第二端(32)適合于可樞轉(zhuǎn)地耦接到所述長型構(gòu)件(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制動裝置，其中所述制動帶(12)適合于圍繞制動鼓(26)或制動盤纏繞大約270度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的制動裝置，其中所述軸線(A)適合于基本上平行于所述驅(qū)動軸(24)的切線延伸。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的制動裝置，其中所述長型構(gòu)件(16)包括 布置在制動器線圈(14)內(nèi)的金屬芯體(36)； 在第一端耦接到所述金屬芯體(36)的聯(lián)接構(gòu)件(38);以及 耦接到所述聯(lián)接構(gòu)件(38)的第二端和所述偏壓機構(gòu)(18)的桿(40)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的制動裝置，其中所述偏壓機構(gòu)(18)包括壓縮彈黃。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的制動裝置，其中所述長型構(gòu)件(16)限定適合于布置成鄰近于制動鼓(26)或制動盤的外部環(huán)形表面(28)的中間部分(38)，該中間部分(38)包括一弧形部，該弧形部適合于當(dāng)從制動鼓(26)或制動盤釋放時為制動元件(12)提供額外的間隙。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的制動裝置，其中所述控制裝置(20)包括處理器(100)、電流調(diào)節(jié)器裝置(62)，以及軟件，該軟件在由處理器(100)執(zhí)行時使得控制裝置(20)在接收止停指令時控制所述自動扶梯或移動人行道的制動形態(tài),該軟件包括可由處理器(100)執(zhí)行的代碼段，用于 通過測量所述自動扶梯或移動人行道的速度來估計所述自動扶梯或移動人行道上的載荷；以及 輸出初始的制動器線圈電流，該初始的制動器線圈電流對應(yīng)于以存儲的可編程減速度來停止具有所述估計的載荷的自動扶梯或移動人行道所要求的制動力矩。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制動裝置，其中所述軟件進(jìn)一步包括可由處理器(100)執(zhí)行的用于以下目的的代碼段 在輸出所述初始的制動器線圈電流之前估計制動器線圈(14)的溫度，由此，所述初始的制動器線圈電流輸出補償制動器線圈(14)中的電阻變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求9和10中的任一項所述的制動裝置，其中所述軟件進(jìn)一步包括具有可由處理器(100)執(zhí)行的代碼段的模糊邏輯軟件，用于 當(dāng)所述自動扶梯或移動人行道的測量的減速度小于存儲的可編程減速度時減小制動器線圈電流，由此，由制動元件(12)施加到驅(qū)動軸(24)的力矩增大；以及 當(dāng)所述自動扶梯或移動人行道的測量的減速度大于存儲的可編程減速度時增大制動器線圈電流，由此，由制動元件(12)施加到驅(qū)動軸(24)的力矩減小。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制動裝置，其中所述模糊邏輯軟件包括一對稱的減小算法，該算法可由處理器(100)執(zhí)行以防止控制裝置(20)的電流調(diào)節(jié)器(62)輸出大于或等于存儲的可編程的最大允許值的或小于或等于零的制動器線圈電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求11和12中的任一項所述的制動裝置，其中所述模糊邏輯軟件進(jìn)一步包括可由處理器(100)執(zhí)行的用于以下目的的代碼段 測量所述自動扶梯或移動人行道的減速度； 將所述測量的減速度與存儲的可編程減速度進(jìn)行比較；以及 將所述制動器線圈電流輸出值與最大允許值進(jìn)行比較。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制動裝置，其中當(dāng)測量的減速度大于存儲的可編程減速度并且所述制動器線圈電流輸出值小于或等于最大允許值的一半時，所述控制裝置(20)將制動器線圈電流輸出值增加一定量，該一定量為所述制動器線圈電流輸出值與大于百分之一百的預(yù)定百分比的乘積。
15.根據(jù)權(quán)利要求13和14中的任一項所述的制動裝置，其中當(dāng)測量的減速度大于存儲的可編程減速度并且制動器線圈電流輸出值大于所述最大允許值的一半時，所述控制裝置(20)將制動器線圈電流輸出值增加所述最大允許值和所述制動器線圈電流輸出值之間的差的預(yù)定百分比。
16.根據(jù)權(quán)利要求13到15中的任一項所述的制動裝置，其中當(dāng)測量的減速度小于存儲的可編程減速度并且制動器線圈電流輸出值大于所述最大允許值的一半時，所述控制裝置(20)將制動器線圈電流輸出值減小所述最大允許值和所述制動器線圈電流輸出值之間的差的預(yù)定百分比。
17.根據(jù)權(quán)利要求13到16中的任一項所述的制動裝置，其中當(dāng)測量的減速度小于存儲的可編程減速度并且制動器線圈電流輸出值小于或等于所述最大允許值的一半時，所述控制裝置(20)將制動器線圈電流輸出值減小一定量，該一定量為所述制動器線圈電流輸出值與小于百分之一百的預(yù)定百分比的乘積。
18.根據(jù)權(quán)利要求9到17中的任一項所述的制動裝置，其中所述控制裝置(20)進(jìn)一步包括耦接到制動器線圈(14)的續(xù)流二極管回掃電路(60)，其中所述軟件進(jìn)一步包括可由處理器(100)執(zhí)行的代碼段，用于 將額外的電阻(74)暫時地插入續(xù)流二極管回掃電路(60)中。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的制動裝置，其中所述控制裝置(20)包括處理器(100)、電流調(diào)節(jié)器(62)以及軟件，該軟件在由處理器(100)執(zhí)行時使得控制裝置(20)控制所述自動扶梯或移動人行道的制動形態(tài)，該軟件包括可由處理器(100)執(zhí)行的代碼段，用于: 在所述自動扶梯或移動人行道的運行模式期間調(diào)整所述制動器線圈電流以補償制動器線圈(14)中的溫度變化。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制動裝置，其中所述軟件進(jìn)一步包括可由處理器(100)執(zhí)行的用于以下目的的代碼段 在所述自動扶梯或移動人行道的運行模式期間將所述制動器線圈電流減小到預(yù)定的最佳值。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的制動裝置，其中所述控制裝置(20)被任選地配置成以在固定力矩模式或可變力矩模式操作所述制動元件(12)。
22.一種用于控制使用制動裝置(10)的自動扶梯或移動人行道的制動形態(tài)的方法，其中所述制動裝置(10)包括布置成接合所述自動扶梯或移動人行道的驅(qū)動軸(24)上的制動鼓(26)或制動盤的制動元件(12)、包括制動器線圈(14)和長型構(gòu)件(16)的可線性控制的螺線管組件，其中所述長型構(gòu)件(16)可沿著軸線(A)直線移動，以及其中所述制動元件(12)耦接到該長型構(gòu)件(16)，該方法包括 通過偏壓機構(gòu)(18)沿著所述軸線(A)在第一方向上偏壓所述長型構(gòu)件(16)以增加由制動元件(12)施加到驅(qū)動軸(24)的力矩；以及 通過控制裝置(20)基于與所述自動扶梯或移動人行道的工作狀態(tài)有關(guān)的至少一個測量參數(shù)調(diào)整到制動器線圈(14)的電流，由此，所述長型構(gòu)件(16)沿著所述軸線(A)在與所述第一方向相反的第二方向上偏壓以減小由制動元件(12)施加到所述驅(qū)動軸(24)的力矩。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括 借助于控制裝置(20)通過測量自動扶梯或移動人行道的速度來估計所述自動扶梯或移動人行道上的載荷；以及 從控制裝置(20)輸出初始的制動器線圈電流，該初始的制動器線圈電流對應(yīng)于以存儲的可編程減速度停止具有估計的載荷的自動扶梯或移動人行道所需要的制動力矩。
24.根據(jù)權(quán)利要求22和23中的任一項所述的方法，進(jìn)一步包括 在輸出所述初始的制動器線圈電流之前通過控制裝置(20 )估計制動器線圈(14 )的溫度以補償制動器線圈(14)中的電阻變化。
25.根據(jù)權(quán)利要求22到24中的任一項所述的方法，進(jìn)一步包括 通過控制裝置(20)測量所述自動扶梯或移動人行道的減速度； 通過控制裝置(20)比較測量的減速度與存儲的可編程減速度；以及 通過控制裝置(20)比較制動器線圈電流輸出值與最大允許值。
26.根據(jù)權(quán)利要求22到25中的任一項所述的方法，其中所述調(diào)整包括 當(dāng)所述自動扶梯或移動人行道的測量的減速度小于存儲的可編程減速度時減小制動器線圈電流，由此，由制動元件(12)施加到驅(qū)動軸(24)的力矩增大；以及 當(dāng)所述自動扶梯或移動人行道的測量的減速度大于存儲的可編程減速度時增大制動器線圈電流，由此，由制動元件(12)施加到驅(qū)動軸(24)的力矩減小。
27.根據(jù)權(quán)利要求22到26中的任一項所述的方法，進(jìn)一步包括通過控制裝置(20 )執(zhí)行一對稱的減小算法，該算法被配置為防止控制裝置(20)輸出大于或等于存儲的可編程最大允許值的或小于或等于零的制動器線圈電流。
28.根據(jù)權(quán)利要求22到27中的任一項所述的方法，其中所述調(diào)整包括 當(dāng)測量的減速度大于存儲的可編程減速度并且制動器線圈電流輸出值小于或等于最大允許值的一半時，將制動器線圈電流輸出值增大一定量，該一定量為制動器線圈電流輸出值和大于百分之一百的預(yù)定百分比的乘積。
29.根據(jù)權(quán)利要求22到28中的任一項的方法，其中所述調(diào)整包括 當(dāng)測量的減速度大于存儲的可編程減速度并且制動器線圈電流輸出值大于最大允許值的一半時，將制動器線圈電流輸出值增加最大允許值和制動器線圈電流輸出值之間的差的預(yù)定百分比。
30.根據(jù)權(quán)利要求22到29中的任一項的方法，其中所述調(diào)整包括 當(dāng)測量的減速度小于存儲的可編程減速度并且制動器線圈電流輸出值大于最大允許值的一半時，將制動器線圈電流輸出值減小最大允許值和制動器線圈電流輸出值之間的差的預(yù)定百分比。
31.根據(jù)權(quán)利要求22到30中的任一項的方法，其中所述調(diào)整包括 當(dāng)測量的減速度小于存儲的可編程減速度并且制動器線圈電流輸出值小于或等于最大允許值的一半時，將制動器線圈電流輸出值減小一定量，該一定量為制動器線圈電流輸出值和小于百分之一百的預(yù)定百分比的乘積。
32.根據(jù)權(quán)利要求22到31中的任一項的方法，進(jìn)一步包括 將電阻(74 )暫時地插入控制裝置(20 )的續(xù)流二極管回掃電路(60 )中。
33.根據(jù)權(quán)利要求22到32中的任一項的方法，進(jìn)一步包括 通過控制裝置(20)在自動扶梯或移動人行道的運行模式期間調(diào)整制動器線圈電流以補償制動器線圈(14)中的溫度變化。
34.根據(jù)權(quán)利要求22到33中的任一項的方法，進(jìn)一步包括 通過控制裝置(20)在自動扶梯或移動人行道的運行模式期間將制動器線圈電流減小到預(yù)定的最佳值。
全文摘要
一種用于自動扶梯或移動人行道的制動裝置和方法，該制動裝置包括制動元件、可線性控制的螺線管組件、偏壓機構(gòu)以及控制裝置。制動元件適于接合自動扶梯/移動人行道的驅(qū)動軸上的制動鼓或制動盤?？删€性控制的螺線管組件包括制動器線圈和長型構(gòu)件。長型構(gòu)件可沿著一軸線直線移動并且制動元件耦接到長型構(gòu)件。偏壓機構(gòu)被布置成以沿著所述軸線在第一方向上偏壓長型構(gòu)件以增加由制動元件施加到驅(qū)動軸的力矩。
文檔編號B60L7/00GK102712258SQ201080060655
公開日2012年10月3日 申請日期2010年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者A.布姆, T.納恩伯格 申請人:通力股份公司