BRPI0702348B1

BRPI0702348B1 - Elevador com acionamento por fricção

Info

Publication number: BRPI0702348B1
Application number: BRPI0702348-0A
Authority: BR
Inventors: Hans Kocher
Original assignee: Inventio Aktiengesellschaft
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2019-08-06
Also published as: SG137753A1; CN101077751A; US20070272494A1; HK1115112A1; ATE483664T1; US8235178B2; CN101077751B; BRPI0702348A; DE602007009596D1

Abstract

elevador com acionamento por fricção. a presente invenção refere-se a um elevador (1) compreendendo um componente móvel (2), um trilho vertical (6) montado ao longo de um eixo de elevador (4), meios de engate por fricção acionados (12) para engate por fricção com um lado do trilho (6) com um coeficiente de fricção (<109>1), e meios de suporte (14) dispostos em um lado oposto do trilho (6). os meios de engate por fricção (12) são montados de forma articulada em uma alavanca (16) que suporta de forma articulada um peso efetivo (mg) do componente móvel (2) onde a alavanca (16) cria um ângulo (<244>1) com o plano horizontal (h). a tangente do ângulo (<244>1) é inferior ou igual ao coeficiente de fricção (<109>1).

Description

COM ACIONAMENTO POR FRICÇÃO.

A invenção refere-se a um elevador, e, mais particularmente, a um elevador acionado por fricção ao longo de um trilho.

Um elevador acionado por fricção é descrito na EP-A1-0870718 no qual uma roda de acionamento e uma roda de suporte são montadas de forma rotativa em alavancas que são fixadas de forma articulada a uma forquilha de acionamento prendendo assim um trilho entre as mesmas. A mola de compressão fornece uma força normal constante para garantir que exista

um engate por fricção suficiente entre a roda de acionamento e o trilho durante todas as condições operacionais. Essa força normal constante é de terminada a partir da condição operacional crítica quando o carro do elevador está totalmente carregado e se movendo ascendentemente em aceleração máxima.

Um objetivo da presente invenção é fornecer formas alternativas de prender o acionamento por fricção ao trilho. Esse objetivo é alcançado por um elevador compreendendo um componente móvel, um trilho vertical montado em um eixo de elevador, meios de engate por fricção acionados para realizar o engate por fricção com um lado do trilho com um primeiro 20 coeficiente de fricção, e meios de suporte dispostos em um lado oposto do

trilho. Os meios de engate por fricção são montados de forma articulada em pelo menos uma primeira alavanca que suporta de forma articulada um peso efetivo do componente móvel onde a primeira alavanca cria um primeiro ângulo com o plano horizontal. A tangente do primeiro ângulo é inferior a ou 25 igual ao primeiro coeficiente de fricção.

Conseqüentemente, os meios de engate por fricção acionados aderem automaticamente a um trilho. Esse efeito é alcançado basicamente pela conversão do peso efetivo do componente móvel em força normal agindo nos meios de engate por fricção.

A presente invenção é descrita aqui por meio de exemplos específicos com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

figura 1 é uma vista plana parcial de um elevador de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção;

figura 2 é uma vista explodida da unidade de acionamento por fricção do elevador da figura 1;

figura 3 é um diagrama representando as forças que agem na unidade de acionamento da figura 2;

figura 4 é uma vista plana de um elevador de acordo com uma segunda modalidade da invenção;

figura 5 é uma vista explodida da unidade de acionamento por fricção do elevador da figura 4;

figura 6 é uma vista plana de uma unidade de acionamento por fricção alternativa de acordo com uma terceira modalidade da invenção; e figuras 7a a 7c são vistas planas de uma unidade de acionamento por fricção de acordo com uma quarta modalidade da invenção em diferentes condições operacionais.

Um elevador de auto-impulsão 1 de acordo com a invenção é ilustrado de forma esquemática nas figuras 1 e 2. O elevador 1 compreende um carro 2 que é acionado por uma unidade de acionamento por fricção 10 ao longo de um trilho vertical 6 montado em um eixo 4. A unidade de acionamento 4 compreende um par de rodas acionada 12, 14 dispostas de forma simétrica em torno do trilho 6 para engatar de forma friccionada lados opos-

tos do trilho 6. As rodas podem ser giradas de forma convencional por um ou dois motores (não ilustrados). As rodas 12,14 são montadas de forma rotativa em alavancas 16, 18 que são interconectadas em uma articulação 20 da qual o carro 2 é suspenso. Cada uma das alavancas é inclinada em um ân25 guio ou com relação ao plano horizontal H.

As forças agindo na unidade de acionamento por fricção 10 são ilustradas na figura 3. O peso total do carro m_cg é transmitido através das alavancas simétricas 16, 18 e em cada uma das rodas acionadas 12, 14 que desenvolvem forças normais iguais, porém opostas N, em lados opostos do trilho 6. A força de fricção total F_f da unidade de acionamento 10 é uma combinação das forças de fricção individuais e das forças motrizes M desenvolvidas pelas rodas 14,1 6 contra o trilho 6. A diferença entre a força de fricção total Ff e o peso m_cg fornece a aceleraçao necessária para o elevador A

Para determinar uma faixa aceitável para o ângulo α que garante que as rodas acionadas 12, 14 tenham fixação automática no trilho 6 é necessário se considerar o elevador 1 em repouso. Nessa condição, as rodas 12, 14 são estacionárias, nenhuma força motriz M é desenvolvida pelas rodas 12, 14 contra o trilho 6 e, portanto, a força de fricção estacionária total Ffstat é desenvolvida apenas a partir das forças normais N aplicadas ao trilho 6 das rodas 12,14. A força de fricção estacionária Ffstat deve ser capaz de reagir ao peso m_cg do carro 2 para todas as cargas, do contrário a unidade de acionamento 10 deslizará. Essa condição é expressa matematicamente na equação 1.

Equação 1: Ffstat > m_cg

No entanto, visto que a força de fricção total Ffstat é derivada apenas das forças normais N_1t a equação pode ser rescrita nas seqüências a seguir:

Equação 2:

Equação 3:

Equação 4:

Considerando-se uma aplicação específica onde o carro 2 tem uma massa de 200 kg e uma carga graduada de 450 kg, o coeficiente de fricção μι, entre o trilho 6 e cada uma das rodas acionadas 12, 14 é 0,3, e a aceleração máxima do elevador A é 2m/s². Para um agarre automático, o ângulo ai deve ser igual a ou inferior a 16,7° (arctan 0,3) e nesse caso determinado para 15°.

A força máxima normal N_max desenvolvida por cada uma das rodas 12, 14 ocorre quando o carro 2 está totalmente carregado (m_cinax=650 kg) e percorrendo ascendentemente com aceleração total:

Nmax⁼1/2 m_Cmax(g⁺A)tanai=1028N

A força normal mínima N_mjn desenvolvida por cada uma das rodas 12, 14 ocorre quando o carro 2 está descarregado (m_cmin=200 kg) e percorrendo descendentemente com aceleração total:

2μΝ > m_cg pm_cg/tana > m_cg tana < μ

N_m,n=1 /2 rn_cmin(g-A)tana₁=209N

Ao contrário, se o acionamento por fricção da técnica anterior de

EP-A1-0870718 for utilizado para o mesmo sistema, a mola de orientação deve exercer uma força constante igual à força normal máxima N_max(1028N) 5 através das rodas durante todas as condições operacionais que por fim reduzem a vida útil das rodas.

As figuras 4 e 5 ilustram uma modalidade alternativa da presente invenção na qual uma unidade de acionamento por fricção 30 é utilizada pa-

ra acionar um elevador contrabalançado 1Como na modalidade anterior, a unidade de acionamento 30 compreende um par de rodas acionadas 12, 14 simetricamente dispostas em torno do trilho 6 para engatar por fricção lados opostos do trilho 6. As rodas 12, 14 são montadas de forma rotativa em um primeiro par de alavancas 16, 18 que são interconectadas a uma primeira articulação 20 a partir da qual o carro 2 é suspenso. Cada uma das alavan15 cas 16, 18 é inclinada em um ângulo cm com relação ao plano horizontal Η. A unidade de acionamento 30 também inclui um segundo par de alavancas 36, dispostas simetricamente no primeiro par de alavancas 16, 18 em torno do plano horizontal Η. O segundo par de alavancas 36, 38 é interconectado a uma segunda articulação 32 que é disposta acima da primeira articulação 20 20. A segunda articulação 32 é fixada por uma corda 22 que é desviada so-

|o bre uma ou mais roldanas 24 montada em cima do eixo do elevador 4 para um contra peso 8.

Utilizando-se os mesmos parâmetros da última modalidade e considerando-se a massa do contrapeso m_w é a massa do carro (200kg) 25 mais metade da carga graduada (225kg), a força normal máxima N_max desenvolvida por cada uma das rodas 12, 14 ocorre quando o carro 2 é totalmente carregado (m_cmax=650 kg) e está subindo com aceleração total;

Nmax⁼1 /2[m_cniax(g+A)+m_w(g-A)tanai=1473N

A força normal mínima N_min desenvolvida por cada uma das ro30 das 12, 14 ocorre quando o carro 2 está descarregado (rn_Cmin=200kg) e subindo com aceleração total:

N_min=1/2[m_cmin(g+A)+m_w(g-A)]tanai=444N

A figura 6 ilustra uma unidade de acionamento por fricção adicional 40 que pode ser utilizada no elevador 1 da figura 1 ou no elevador contrabalançado 1' da figura 4. A unidade de acionamento 40 possui uma disposição similar à da figura 5 com a exceção de um cilindro de suporte passivo 40 substitui uma das rodas acionadas 12, 14. A roda acionada única é montada em uma alavanca inferior 16 e uma alavanca superior 36 em um lado do trilho 6. Cada uma das alavancas 16, 18 que suportam a roda acionada 12 é inclinada em um ângulo oí2 com relação ao plano horizontal H. O cilindro passivo 40 é montado no lado oposto do trilho 6 em uma alavanca

de suporte inferior 46 e uma alavanca de suporte superior 48. As alavancas inferiores 16, 46 são interconectadas em uma primeira articulação 20, enquanto as alavancas superiores 36, 48 são interconectadas em uma segunda articulaçao 32.

Visto que o cilindro de suporte passivo 44 não gera qualquer for15 ça de fricção contra o trilho 6, a única roda acionada 12 é responsável pelo desenvolvimento da força de fricção total F_f para acionar, manter e frear o elevador 1,1'. De acordo, as equações 1 a 4 precisam ser modificadas e a unidade de acionamento 40 tem agarre automático desde que a expressão a

seguir seja correspondida:

Equação 5: tan«2<Mi/2

Dessa forma, se o coeficiente de fricção pí entre o trilho 6 e a roda acionada 12 for de 0,3 como nas modalidades anteriores, então o ângulo a₂ no qual cada uma das alavancas 16,18 suportando a roda acionada 12 é inclinada com relação ao plano horizontal H deve ser igual a ou inferior a

8,5. O ângulo βι no qual cada uma das alavancas 46, 48 que suportam o cilindro 44 é inclinada com relação ao plano horizontal H não é critico visto que o cilindro de suporte 44 não gera qualquer força de fricção contra o trilho

6.

Em uma aplicação típica, o carro 2 é suspenso a partir da primei30 ra articulação 20 (como nas figuras 1 e 4) e, se estiver presente, um contrapeso 8 pode ser interconectado à segunda articulação 32 (como na figura 4).

As figuras 7a a 7c ilustram uma unidade de acionamento por fricção 50 de acordo com a modalidade atualmente preferida da invenção. A unidade de acionamento 50 compreende um par de acionadores tipo correia 52, 54 simetricamente dispostos em torno do trilho 6 para engatar por fricção lados opostos do trilho 6. Cada acionador de correia 52, 54 inclui uma roda 5 de acionamento dentada 56 que engata com uma superfície interna dentada de uma correia sem fim 58. A correia 58 passa em torno de um cilindro defletor 60 para entrar em engate com o trilho 6, ao longo de cilindros de pressão orientados por mola na direção do trilho, e sai do engate com o trilho 6 em um segundo cilindro defletor 60 onde retorna para a roda de acionamen-

to 56.

Os cilindros 60, 62 são transportados no retentor 64 que é montado de forma articulada em uma alavanca inferior 16, 18 e uma alavanca superior 36, 38. As alavancas inferiores 16, 18 são interconectadas em uma primeira articulação 20 e as alavancas superiores 36, 38 são interconecta15 das em uma segunda articulação 32 disposta verticalmente acima da primeira articulação 20. Cada uma das alavancas 16, 18, 36, 38 é inclinada em um ângulo a₃ com relação ao plano horizontal H. Para um agarre automático, o ângulo a₃ cai dentro da faixa mencionada na equação 1. Como ilustrado especificamente na figura 7c, uma mola de compressão 72 orienta a primeira

articulação 20 e a segunda articulação 32 longe uma da outra.

A unidade de acionamento 50 é particularmente útil em um elevador contrabalançado 1' tal como ilustrado na figura 4. No entanto, ao invés de conectar o carro 2 diretamente à primeira articulação 20 e a corda do contrapeso 22 à segunda articulação 32, ambos o carro 2 e a corda do con25 trapeso 22 são conectados a um conector 66. De acordo, o peso efetivo g(m_w-m_c) agindo no conector 66 é o desequilíbrio entre os pesos do carro 2 e do contrapeso 8.

O conector 66 inclui um primeiro recesso 68 retendo a primeira articulação 20 e um segundo recesso 70 retendo a segunda articulação 32.

Como ilustrado na figura 7a, quando o carro 2 está vazio, o contrapeso 8 vos age como uma força ascendente gínviDc) no conector 66. O conector está mais pesado do que o carro 2 e esse desequilíbrio nos pesos respecti7

por sua vez engata a segunda articulação 32 para imprimir forças através das alavancas superiores 36, 38 e retentores de cilindro 64. Essas forças impressas são convertidas pelos cilindros 60, 62 em forças normais pressionando as correias 58 em engate por fricção com os lados respectivos do trí5 Iho 6. Durante esse procedimento, a primeira articulação 20 é retida de forma solta em seu recesso 68 e um espaço C entre o conector 66 e a primeira articulação 20 garante que não haja qualquer transmissão de força.

A figura 7b ilustra a situação reversa quando o carro 2 está totalmente carregado e o desequilíbrio de peso age como uma força descen10 dente g(m_c-m_w) no conector 66. O conector 66 engata a primeira articulação 20 para imprimir forças através das alavancas inferiores 16, 18 e os retentores de cilindro 64. Essas forças impressas são convertidas pelos cilindros 60, 62 em forças normais pressionando as correias 58 em engate por fricção com os lados respectivos do trilho 6. Durante esse procedimento, a segunda 15 articulação 32 é retida de forma solta em seu recesso 70 e um espaço C entre o conector 66 e a segunda articulação 20 garante que não haja transmissão de força.

Quando o carro 2 e o contrapeso 8 são equilibrados e estão estacionários, como ilustrado na figura 7c, não existe peso efetivo agindo no 20 conector 66. A mola de compressão 72 garante que as correias 58 permaneçam em engate com o trilho 6 pela reação a qualquer componente de peso dos retentores de cilindro 64 ou qualquer elasticidade nas correias 58 que, do contrário, tenderíam a puxar as correias 58 para longe do trilho 6. Uma vez que a unidade de acionamento 50 começa a se mover, uma das 25 articulações 20, 32 entrará novamente em engate com o conector 66 e as forças serão transmitidas através das alavancas, retentores e cilindros para desenvolver as forças normais entre as correias 58 e o trilho 6.

Considerando-se uma aplicação específica na qual o carro 2 novamente tem uma massa de 200 kg uma carga graduada de 450 kg, a mas30 sa do contrapeso m_w é de 425 kg, a aceleração máxima A é de 2 m/s² e o coeficiente de fricção μ₃ entre o trilho 6 e cada uma das correias 58 é de 0,2. Para o agarre automático, o ângulo ot₃ deve ser igual a ou inferior a 11,3 (arctan 0,2) e, nesse caso, é determinado para 10°.

A força normal total máxima N_max desenvolvida por cada um dos acionadores de correia 52, 54 é:

N_max=1/2 (m_c-m_w)(g+A)tana₃=234N

Considerando-se que isso seja distribuído igualmente através dos cilindros 60, 62, então a força normal por cilindro 60, 62 é de apenas 59N.

Os versados na técnica apreciarão que elementos específicos de qualquer uma das modalidades descritas acima podem ser substituídos

por elementos correspondentes de outra modalidade para fornecer uma nova variante da invenção. Por exemplo, qualquer uma das rodas acionadas

12, 14 das modalidades ilustradas nas figuras 2, 5 ou 6 pode ser substituída por um acionador tipo correia 52, 54 de acordo com as figuras 7a a 7c e vice-versa. De forma similar, um dos acionadores de correia 52, 54 das figuras de 7a a 7c pode ser substituído por um cilindro de suporte passivo da figura desde que o ângulo a₃ seja modificado de acordo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Elevador (1, 1’) compreendendo um componente móvel (
2, 8,

22, 66), um trilho vertical (6) montado ao longo de um eixo de elevador (4), meios de engate por fricção acionados (12; 58, 60, 62, 64) para engate por

5 fricção com um lado do trilho (6) com um primeiro coeficiente de fricção (μ<μ₃), e meios de suporte (14; 44; 58, 60, 62, 64) dispostos em um lado oposto do trilho (6), onde os meios de engate por fricção (12; 58, 60, 62, 64) são montados de forma articulada em pelo menos uma primeira alavanca (16; 36) que 10 suporta de forma articulada um peso efetivo (mg) do componente móvel (2,

8, 22, 66) onde a primeira alavanca (16;36) cria um primeiro ângulo (oh; a₂; (χ₃) com o plano horizontal (H) caracterizado pelo fato de uma tangente do primeiro ângulo (ou; α₂; «3) ser inferior a ou igual ao primeiro coeficiente de fricção (μν μ₃).

15 2. Elevador (1, T), de acordo com a reivindicação 1, no qual os meios de engate por fricção são uma roda de fricção (14).
3. Elevador, de acordo com a reivindicação 1, no qual os meios de engate por fricção incluem uma pluralidade de cilindros (60, 62) pressionando uma correia acionada por motor (58) em engate com o trilho (6).

20
4. Elevador, de acordo com a reivindicação 3, no qual os cilindros (60, 62) são alojados em um retentor (64) e pelo menos um dos cilindros (62) é orientado por mola na direção do trilho (6).
5, Elevador, de acordo com qualquer reivindicação anterior, no qual os meios de suporte (14; 44; 58, 60, 62, 64) são montados de forma articulada

25 em pelo menos uma segunda alavanca (18, 38) que também suporta de forma articulada o peso efetivo (mg) do componente móvel (2, 8, 22, 66).
6. Elevador, de acordo com a reivindicação 5, possuindo uma única primeira alavanca (16) e uma única segunda alavanca (18) interconectada em uma primeira articulação (20) que suporta o peso (m_cg) de um carro

30 de elevador (2) e onde os meios de suporte são um segundo meio de engate por fricção acionado (14; 58, 60, 62, 64).
7. Elevador, de acordo com a reivindicação 5, no qual os meios de engate por fricção são montados de forma articulada em uma primeira alavanca superior (38) e uma primeira alavanca inferior (16) dispostas de forma simétrica em torno do plano horizontal (H) no primeiro ângulo (α_Ί; af, cc₃), os meios de suporte (14; 44; 58, 60, 62, 64) são montados de forma arti5 culada em uma segunda alavanca superior (38) e uma segunda alavanca inferior (18) dispostas simetricamente em torno do plano horizontal (H) em um segundo ângulo (α_Ί; β; 03), as alavancas inferiores (16, 18) são ínterconectadas em uma primeira articulação (20), e as alavancas superiores (36, 36) são interconectadas em uma segunda articulação (32).
10 8. Elevador, de acordo com a reivindicação 7, no qual o componente em movimento é um carro de elevado interconectado (2) e contrapeso (8), onde o carro (2) é conectado a uma das primeira e segunda articulações (20, 32) e o contrapeso (8) é conectado à outra das primeira e segunda articulações (32, 20).

15 9. Elevador, de acordo com a reivindicação 7, no qual o componente em movimento é um conector (66) interconectando um carro de eleva|G dor (2) a um contrapeso (8), onde o conector (66) engata seletivamente as primeira e segunda articulações (20, 32) dependendo de um desequilíbrio de peso entre o carro (2) e 0 contrapeso (8).

20 10. Elevador, de acordo com a reivindicação 9, compreendendo adicionalmente meios de orientação (72) para orientar as primeira e segunda articulações (20, 32) para longe uma da outra.
11. Elevador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 10, no qual os meios de suporte são um cilindro (44).

25
12. Elevador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 10, no qual os meios de suporte são segundos meios de engate por fricção acionados (14; 58, 60, 62, 64).
13. Elevador, de acordo com a reivindicação 12, no qual os segundos meios de engate por fricção acionados (14; 58, 60, 62, 64) engatam 30 o lado o posto do trilho (6) com um segundo coeficiente de fricção (μτ; μ₃), e uma tangente do segundo ângulo (α< a₃) é inferior a ou igual ao segundo coeficiente de fricção (μ_Ί; μ₃).