電梯導(dǎo)軌軌距及垂直度自動測量儀的設(shè)計

楊付龍 陳宇杰 潘 洋 劉 勇 先本均 付震宇 廖禹帆

（樂山市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所 樂山 614000）

電梯導(dǎo)軌一方面為運行中的轎廂或?qū)χ仄饘?dǎo)向，要承受轎廂或?qū)χ氐钠珨[力，另一方面還要支承安全鉗動作所受的沖擊。要安裝好電梯，除了要根據(jù)電梯速度和載重量合理選配導(dǎo)軌外，還要特別注意支撐導(dǎo)軌的導(dǎo)軌支架的固定狀況，否則“基礎(chǔ)不牢，地動山搖”。近年來，某地區(qū)陸續(xù)出現(xiàn)了幾起電梯導(dǎo)軌支架松動而引發(fā)的事故。其中，有的是電梯導(dǎo)軌支架松動后轎廂導(dǎo)軌頂面間距變小，使得轎廂受阻而不能運行，還有的是，對重導(dǎo)軌頂面間距變大，使得對重架脫軌，險些釀成重大事故。

1 設(shè)計依據(jù)

設(shè)計的電梯導(dǎo)軌軌距及垂直度自動測量儀（以下簡稱：電梯導(dǎo)軌測試儀），包括控制器、三向激光軌距儀、運動支架、調(diào)節(jié)螺栓、剛性連接桿、磁鐵、數(shù)顯靶和激光光源，可以與電梯轎廂連接進(jìn)行數(shù)據(jù)測量、分析、傳輸和存儲，實現(xiàn)電梯導(dǎo)軌軌距及垂直度的自動化測量和計算分析，使測量過程更加快捷簡單、安全可靠并減輕了檢測人員的勞動強度，可提高測量精度和效率，攜帶、調(diào)節(jié)更方便，體積更小，精度更高，并設(shè)計專用支架、固定板，通用性更好，降低了由于軌道偏差較大造成的電梯運行過程中的脫軌事故的危險。

2 軌距及垂直度檢驗要求

TSG T7001—2009《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則—曳引與強制驅(qū)動電梯》（含2號修改單）規(guī)定如下：

1）每列導(dǎo)軌工作面每5m鉛垂線測量值間的相對最大偏差，轎廂導(dǎo)軌和設(shè)有安全鉗的T型對重導(dǎo)軌不大于1.2mm，不設(shè)安全鉗的T型對重導(dǎo)軌不大于2.0mm；

2）兩列導(dǎo)軌頂面的距離偏差，轎廂導(dǎo)軌為0～+2mm，對重導(dǎo)軌為0～+3mm。

3 設(shè)計方案

3.1 產(chǎn)品介紹、測量原理及使用方法

圖1為自動激光軌距及垂直度測量儀工作示意圖，電梯導(dǎo)軌測試儀可以廣泛適用于各類電梯導(dǎo)軌軌距和垂直度的測量工作，其結(jié)合了激光測距和藍(lán)牙傳輸?shù)膬?yōu)點，可以附著在電梯轎廂上進(jìn)行10次/s（可根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)）的數(shù)據(jù)測量、傳輸和儲存。電梯導(dǎo)軌測試儀通過剛性連接桿、強力磁鐵可靠固定在轎廂底部，電梯導(dǎo)軌測試儀兩側(cè)是支架運行臺，支架運行臺與電梯運行導(dǎo)軌側(cè)面有效滾動連接，三向激光軌距儀通過固定板固定于運動支架下，其水平方向可以同時發(fā)射激光束，通過內(nèi)部運算實現(xiàn)電梯導(dǎo)軌軌距的測量，垂直方向發(fā)射向下一束激光束，實現(xiàn)測量位置的定位。數(shù)顯靶可以固定在任意一側(cè)的支架運行臺上，激光光源固定在與數(shù)顯靶同側(cè)的運行導(dǎo)軌的底部，激光光源通過調(diào)平后垂直向上發(fā)射激光束打于數(shù)顯靶上，數(shù)顯靶通過內(nèi)部識別、計算，可以得出導(dǎo)軌垂直度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)導(dǎo)軌垂直度的測量。

圖1 自動激光軌距及垂直度測量儀工作示意圖

3.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置

三向激光軌距儀1臺、運動支架1套（可隨現(xiàn)場軌距值不同伸縮）、數(shù)據(jù)顯示器1部、固定板1個、強力固定磁鐵2個、激光光源1個、數(shù)顯靶1個、電池充電裝置1套、剛性連接桿。

3.3 導(dǎo)軌測試儀總體設(shè)計

此次設(shè)計的導(dǎo)軌測試儀主要包括：手持控制器（平板電腦）、三向激光軌距儀、固定板、運動支架、剛性連接桿、強力磁鐵、數(shù)顯靶、激光光源。

三向激光軌距儀通過固定板與運動支架通過螺栓進(jìn)行剛性連接，固定板設(shè)計有滑動槽，方便三向激光軌距儀在移動槽內(nèi)可靠滑動，保證測量時三向激光軌距儀的水平方向兩束激光射于電梯導(dǎo)軌頂面，測量出導(dǎo)軌軌距的有效數(shù)據(jù)，運動支架通過支架運行臺與導(dǎo)軌連接，運動支架通過調(diào)節(jié)螺栓、剛性連接桿、強力磁鐵與轎廂連接，激光光源固定于底坑導(dǎo)軌底部并通過水泡調(diào)平，數(shù)顯靶通過固定螺栓可靠固定于支架運行臺底部，隨著轎廂運行的同時測量、記錄并分析導(dǎo)軌的垂直度，儀器工作布置，見圖1。

3.4 三向激光軌距儀的設(shè)計

三向激光軌距儀由數(shù)據(jù)顯示模塊、激光器、控制邏輯計數(shù)模塊、藍(lán)牙傳輸模塊、電源模塊組成，結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。所供電源經(jīng)激光發(fā)射模塊放大，刺激激光器發(fā)射激光射于目標(biāo)1和目標(biāo)2（導(dǎo)軌頂面）上，激光接收模塊接收放射回來的激光，激光從發(fā)射到接收，由于經(jīng)過目標(biāo)的漫反射一級衰減，接收到的激光信號非常微弱，使得檢測相對比較困難，因此多采用雪崩二極管作為光敏接收器件，雪崩二極管具有很高的內(nèi)部增益，響應(yīng)速度非?？?，信號經(jīng)過放大器放大，交于邏輯計數(shù)模塊計算，最后通過藍(lán)牙模塊傳輸給顯示模塊給予顯示，機(jī)構(gòu)原理圖如圖3所示。

圖2 三向激光軌距儀結(jié)構(gòu)簡圖

圖3 三向激光軌距測量儀機(jī)構(gòu)原理圖

3.5 運動支架的設(shè)計

運動支架由調(diào)平水泡、支架連接桿和支架運行臺組成，支架運行臺通過螺栓與支架連接桿連接并通過調(diào)平水泡調(diào)平，運動支架可通過中間螺栓調(diào)節(jié)固定長度，可適用于不同軌距的電梯，任一支架運行臺底部均可通過固定螺栓可靠固定數(shù)顯靶，運行支架主視圖如圖4所示。

運動支架的下方固定安裝有固定板，固定板上設(shè)有移動槽，三向激光軌距儀與固定板滑動連接，保證測量時三向激光軌距儀的兩束激光射于電梯導(dǎo)軌頂面，測量出導(dǎo)軌軌距的有效數(shù)據(jù)，運動支架的兩端與電梯導(dǎo)軌滑動連接，運動支架上螺紋連接有兩個調(diào)節(jié)螺栓，兩個調(diào)節(jié)螺栓分布在三向激光軌距儀的兩側(cè)，調(diào)節(jié)螺栓通過剛性連接桿與磁鐵剛性連接，磁鐵與電梯轎廂連接，激光光源固定安裝在電梯導(dǎo)軌的底部，數(shù)顯靶與運動支架固定連接，數(shù)顯靶位于激光光源的正上方，控制器分別與三向激光軌距儀、數(shù)顯靶、激光光源連接。

圖4 運行支架主視圖

3.6 支架運行臺的設(shè)計

支架運行臺由尼龍輪子、輪軸、彈簧、固定座、軸承、軸承支架、彈簧組成，固定座與輪軸連接，輪軸與彈簧通過螺栓柔性連接，輪軸與尼龍輪子連接，尼龍輪子與電梯導(dǎo)軌側(cè)面連接上下運行避免產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦及震動，固定座與軸承支架連接，軸承支架與彈簧柔性連接，軸承支架與軸承連接，軸承與電梯導(dǎo)軌頂面連接避免上下運行時支架產(chǎn)生傾斜，支架運行臺局部放大圖如圖5所示。

圖5 支架運行臺局部放大圖

表1 幾種常見測量方法優(yōu)缺點對比

成本 高 低 低 低 較高 較高可否與電腦連接 是 否 否 否 否 否安全程度 高 一般 一般 一般 一般 一般數(shù)據(jù)測量方式 自動測量 人工測量 人工測量 人工測量 自動測量 自動測量測量位置 轎底+轎頂 轎頂+底坑 轎頂+底坑 轎頂+底坑 轎頂+底坑 轎頂+底坑數(shù)據(jù)記錄方式 自動 人工 人工 人工 人工 自動數(shù)據(jù)存儲/分析方式 自動 人工 人工 人工 人工 人工數(shù)據(jù)顯示方式 面板自動顯示人工記錄、顯示數(shù)據(jù)傳輸方式 藍(lán)牙 - - - - -人工記錄、顯示人工記錄、顯示人工記錄、顯示人工記錄、顯示

4 幾種常見測量方法優(yōu)缺點對比

以1臺提升高度為100米，檢修速度為0.5m/s的電梯為例，僅測量轎廂側(cè)導(dǎo)軌軌距值或者對重側(cè)導(dǎo)軌軌距值，且至少測量40個測量點的軌距值或垂直度值，導(dǎo)軌測試儀、卷尺、線墜、激光測距儀、導(dǎo)軌線性檢測系統(tǒng)優(yōu)缺點對比見表1。

5 結(jié)論

本文設(shè)計的導(dǎo)軌測試儀可以附著電梯轎廂自主運行，同時進(jìn)行數(shù)據(jù)測量、分析、傳輸和存儲，實現(xiàn)了電梯導(dǎo)軌軌距及垂直度的自動化測量，使測量過程更加快捷簡單、安全可靠，并減輕了檢測人員的勞動強度。目前，該儀器的設(shè)計已被我所申請實用新型專利和發(fā)明專利。