Reibradantrieb für eine Personentransporteinrichtung

Abstract

 Vertikal und horizontal selbstfahrende Personentransporteinrichtung mit an einer Kabine angebrachten und angetriebenen Reibrädern (9), welche mit einer vom Kabinen- und Lastgewicht beeinflusster, die nötige Reibung erzeugenden passiven Kraft und zusätzlich mit aktiver, geregelter Kraft mittels Stellgliedern (11) auf die abrollende Unterlage gedrückt werden. Die Reibräder (9) mit Reibradantrieben (8) sind mittels Lenkerhebel (7) unterhalb eines Hubwagens (2) in Drehpunkten (6) gelagert und bei einem definierten Winkel der Geraden zwischen Berührungspunkt (x) der Reibräder (9) in Führungsrillen oder auf Führungsschienen (12) im Schacht (5) und Drehpunkt (6) zur Horizontalen wird der nötige Anpressdruck für einen schlupfarmen Antrieb erzeugt. Es sind beispielsweise vier Reibradantriebe (8) unterhalb einer seillosen Kabine (1) vorgesehen. Die Kabine (1) wird via Vibrationsdämpfer (3) vom Hubwagen (2) getragen. Am Hubwagen (2) ist eine vorschriftsgemässe Fangvorrichtung (14) angebaut. Für schwerere Kabinen (1) ist ein zusätzlicher Antriebswagen als Zugwagen (15) mit Führungsvorrichtung (15.1) vorgesehen.

Beschreibung

[0001] Selbstfahrende Transporteinrichtung insbesondere für Personen mit mindestens einer Kabine und einem etwa vertikal wirkenden Reibradantrieb, dessen Reibräder die Konturen der Kabine seitlich überragen und mittels einer Anpresseinrichtung an einen zugeordneten Schacht oder eine Führungsschiene in etwa horizontaler Richtung angepresst werden.

[0002] Transporteinrichtungen dieser Art ermöglichen den Betrieb mehrerer Kabinen im gleichen Schacht, weil keine Tragorgane, Signal- und Speiseleitungen vorhanden sind und weil bei entsprechenden Dispositionen auch keine Führungsschienen verwendet werden müssen.

[0003] Betreffend den Reibradantrieb allein beschreibt die deutsche Auslegeschrift Nr. 1 251 925 einen Aufzug mit Reibradantrieb, dessen Reib- und Führungsräder in den Schachtecken abrollen. Die angetriebenen Reibräder mit angeflanschtem Antrieb sind auf der Kabinenoberseite einander diagonal gegenüber angeordnet und werden via Schwenksupport und Spannschraube auf die Abrollunterlage gedrückt.

[0004] Eine Gebrauchsmusterschrift Nr. G 69 32 326.8 beschreibt einen "Säulenaufzug" der einen mit zwei Pneurädern versehenen Reibradantrieb aufweist. Der Aufzug läuft an einer als Säule bezeichneten T-Schiene. Der nötige Anpressdruck für genügende Reibung wird dadurch erreicht, dass die Kabine direkt am Antrieb hängt und dass mittels höher als die Reibräder angebrachten, auf der Rückseite der T-Schiene laufenden Gegenrollen abhängig vom Hebelverhältnis und vom Kabinengewicht ein entsprechender Anpressdruck für die Reibräder erzeugt wird.

[0005] Beim letzeren wird die Kabine selbst als Hebel und Spanngewicht verwendet. Dadurch wird sie nicht zwangsläufig immer eine genau vertikale Lage aufweisen und wird, aufgrund der federnden Pneuräder, beim Fahren um den in der Mitte zwischen Gegenrolle und Pneurad liegenden Drehpunkt zu Drehschwingungen neigen.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für den komfortablen Personentransport geeigneten Reibradantrieb zu schaffen, der von der Kabine mechanisch getrennt arbeitet, durch entsprechende Anordnung genügend Reibkraft aufweist, keine Gegenrollen benötigt, keine Trag- und Ausgleichsorgane benötigt, eine rationelle Modulbauweise ermöglicht, und welcher sowohl für vertikales wie auch für horizontales Fahren geeignet ist. Ferner soll die nötige Reibkraft für alle Situationen beherrschbar sein.

[0007] Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung gelöst, wobei eine mit Reibradantrieben versehene, als Hub- oder Zugwagen konzipierte Traktionsplattform eine Aufzugskabine trägt und befördert und wobei die Reibradantriebe auf der Abrollunterlage mittels entsprechenden Lenkergeometrien eine vom Kabinengewicht beeinflusste passive Reibkraft aufweisen, und wobei ein überlagerter aktiver Anpressmechanismus in der Form von Stellgliedern, Kraftmess-Sensoren und prozessorgesteuerter Regelung vorhanden ist.

[0008] Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen darin, dass kein Maschinenraum vorhanden ist, dass mehr als eine Kabine im selben Schacht verkehren kann, dass die Kabine auch horizontal von einem Schacht zu einem anderen Schacht fahren kann und dass keine Trag- und Ausgleichsorgane benötigt werden.

[0009] Ein weiterer Vorteil besteht darin dass man mittels bordeigenem Energiespeicher netzunabhängig horizontale Fahrten ausführen kann und dass beim vertikalen Fahren als Sicherheit kurzzeitige Unterbrüche in der Energiezufuhr zur Aufzugskabine überbrückt werden können. In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt und zwar zeigen

Fig. 1

eine Seitenansicht eines Reibradantriebes ohne Führungsschienen,

Fig. 2

eine Ansicht der Unterseite des Reibradantriebes in Fig. 1,

Fig. 3

eine Seitenansicht eines Reibradantriebes mit Hub- und zugwagen und mit Führungsschienen,

Fig. 4

eine Draufsicht auf den Reibradantrieb in Fig. 3

Fig 5

eine Einzelheit einer Weiterentwicklung und

Fig. 6

ein Diagramm der Anpresskraft.

[0010] Gemäss der Fig. 1 befindet sich in einem Schacht 5 eine Kabine 1, welche via Vibrationsdämpfungselemente 3 auf einem Hubwagen 2 aufliegt. Auf der Kabinenoberseite befinden sich beidseitig Führungsrollen 4, welche in Führungsrillen 5.1 in einer Schachtwand 5.2 laufen. Auf der Unterseite des Hubwagens 2 sind in Drehpunkten 6 Lenkerhebel 7 gelagert und je schräg nach unten gegen die Schachtwand 5.2 eines Schachtes 5 gerichtet. Die Lenkerhebel 7 tragen an ihrem unteren Ende ein Reibrad 9 mit einem Antrieb 8. Die Reibräder 9 laufen ebenfalls in den Führungsrillen 5.1. Ca in der Mitte der Lenkerhebel 7 sind diese je mit einem unten am Hubwagen 2 befestigten Stellglied 11 verbunden. Zwischen den Lenkerhebeln 7 ist ferner horizontal auf Schubstangen 10.1 eine fest einstellbare Druckfeder 10 vorhanden. Die Reibräder 9 berühren die Abrollfläche in der Führungsrille 5.1 an einem Berührungspunkt x. Der Winkel der Geraden zwischen Drehpunkt 6 und Berührungspunkt x zur Horizontalen ist mit p bezeichnet.

[0011] Die Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausbildung der Führungsrillen 5.1 sowie eine mögliche Anordnung der Reibradantriebe. Ferner ist die mögliche Form der Führungsrillen 5.1 ersichtlich, sowie die parallele Anordnung von Drehachsen 9.1 der beiden Antriebsseiten zueinander.
In der Fig. 3 ist die Kabine 1 in einem Kabinenrahmen 1.1 angeordnet. Unterhalb des Kabinenrahmens 1.1 befindet sich der Hubwagen 2, welcher bei dieser Anordnung eine Fangvorrichtung 14 und Führungselemente 14.1 aufweist. Bei dieser Disposition sind im Schacht 5 beidseitig zwei Doppel-T-Fahrschienen 12 montiert, auf welchen die Reibräder 9 abrollen. Oberhalb des Kabinenrahmens ist ein Zugwagen 15 angeordnet und mittels Zugstangen 16 und Befestigungsarmatur 17 mit dem Kabinenrahmen 1.1 fest verbunden. Der Zugwagen 15 ist prinzipiell gleich gebaut wie der Hubwagen 2 und weist ebenfalls Führungselemente auf, welche mit 15.1 bezeichnet sind.

[0012] Die Führungselemente 14.1 und 15.1 umgreifen, wie in Fig. 4 ersichtlich, eine T-Führungsschiene 13 und bewirken so eine Führung der Kabine 1 in Y-Richtung. Auf diese T-Führungsschiene 13 wirkt auch die Fangvorrichtung 14.

[0013] In der Fig. 5 ist ein Lenkerhebel 7 auf der rechten Seite starr angeordnet, indem dieser mittels einer mit einer Stellmutterhülse 19 verstellbaren Strebe 18 in einer bestimmten Position gehalten wird.

[0014] Die Fig. 6 zeigt ein Kräftediagramm, in welchem das Zusammenwirken von aktiver und passiver Anpresskraft dargestellt ist. In diesem Diagramm bedeuten:

Fn

= Normalkraft bzw. Anpresskraft

Fn passiv

= vorhandene, passive Anpresskraft

Fn min

= minimal nötige Anpresskraft

Fn aktiv

= aktive, zusätzliche Anpresskraft

Fn res

= resultierende Anpresskraft Fn aktiv + Fn passiv

[0015] Die vorstehend beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:
Für einen Reibradantrieb in der gezeigten Anwendung sind die Grössen Anpresskraft Fn (Normalkraft in horzontaler Richtung, senkrecht auf Unterlage), der Reibwert µ und die vertikal nach unten wirkende Gewichtskraft der zu befördernden Massen zu berücksichtigen. Der Reibwert µ ist abhängig von der Beschaffenheit der Kontaktoberfläche von Reibrad 9 und Unterlage. Dieser kann beispielsweise bei glatter, sauberer Beton- oder Stahlunterlage und mit Elastomer besetzten Reibrädern 9 mit 0,6 angenommen werden. Bei der erfindungsgemässen Anordnung der den Reibradantrieb tragenden Lenkerhebel 7 und unter Berücksichtigung, dass die Reibräder 9 als vom zugehörigen Reibradantrieb 8 über kraft- und formschüssige Verbindung angetrieben und gebremst werden ist ersichtlich, dass durch die Gewichtskraft der zu befördernden Massen ein Spreizeffekt entsteht, der ein Anpressen der Reibräder 9 in horizontaler Richtung auf die Unterlage bewirkt. Es ist ferner ersichtlich, dass die Grösse des Spreizeffektes bzw. die Grösse der Anpresskraft Fn vom negativen Winkel p der Geraden zwischen Berührungspunkt x und dem Zentrum des Lenkerlagers 6 zur Horizontalen abhängig ist. Berechnungen und Messungen ergeben einen praktikablen Wert für den Winkel p von beispielsweise 20°. Weil nun dieser Spreizeffekt ohne Zutun weiterer Anpressmechanismen entsteht, also hierzu keine Energie zugeführt werden muss, wird die dadurch entstehende Anpresskraft Fn in der Folge mit Fn passiv bezeichent.
Die horizontal zwischen den Lenkerhebeln 7 auf Schubstangen 10.1 angeordnete Druckfeder 10 dient dazu, durch einstellbare Vorspannung die Eigengewichte der Reibradantriebsysteme zu kompensieren und bei allfälligen Vibrationen den Kontakt der Reibräder 9 mit der Unterlage aufrecht zu erhalten. Die Anpresskraft Fn passiv wird durch eine dynamische Komponente beim Anfahren in Aufwärtsrichtung beschleunigungsabhängig grösser und umgekehrt beim Anfahren in Abwärtsrichtung entsprechend reduziert.

[0016] Es ist mit den Einflussgrössen Gewichtskraft der zu befördernden Massen und dem Winkel p wohl gegeben dass sich die Anpresskraft Fn passiv der Reibräder 9 automatisch auf den nötigen Wert einstellt; jedoch ist im Hinblick auf genügende Sicherheit erwünscht, den Faktor Anpresskraft vollständig zu beherrschen. Zu diesem Zwecke sind die Lenkerhebel 7 zusätzlich mit Stellgliedern 11 gelenkig verbunden und sind, beispielsweise in den Lenkerlagern 6 nicht dargestellte Kraftsensoren vorhanden. Die Kraftsensoren liefern die Eingangsinformation für eine ebenfalls nicht dargestellte Prozessorsteuerung, welche den Anpressdruck Fn passiv überwacht und bei ungenügendem Wert, beispielsweise bei schlechteren Reibungsverhältnissen, via die Stellglieder 11 einen zusätzlichen Anpressdruck Fn aktiv bewirkt. Der Effekt dieser Regelfunktion ist im Diagramm der Fig. 6 dargestellt. Beim Zeitpunkt t1 wird durch Kraftsensoren ein Absinken der Anpresskraft Fn passiv an die Prozessorsteuerung gemeldet, worauf sofort eine zusätzliche Anpresskraft Fn aktiv vom Prozessorausgang via Stellglieder 11 erzeugt wird. Die zusätzliche Anpresskraft Fn aktiv addiert sich zur noch vorhanden Anpresskraft Fn passiv zu einer resultierenden Anpresskraft Fn res, welche dann jederzeit über der minimal nötigen Anpresskraft Fn min liegt. Mit dieser zusätzlichen Einrichtung und Regelung ist der Anpressdruck Fn in allen möglichen Situationen beherrschbar. Als Stellglieder 11 können beispielsweise Hydraulikzylinder und zugehörige Komponenten verwendet werden.
Für schwerere Kabinen und grössere Lasten kann zwecks Beibehaltung niedriger Anpresskräfte pro Reibrad 9 ein zweites Antriebssystem in der Form eines Zugwagens 15 vorgesehen werden. Dieser wird gemäss Fig. 5 über der Kabine 1 bzw. über dem Kabinenrahmen 1.1 angeordnet und ist mit diesem mittels Zugbolzen 16 und Befestigungsarmatur 17 mechanisch verbunden. Bei gleichbleibenden Anpresskräften kann mit diesem Doppelantrieb das doppelte Gewicht vertikal befördert werden. Die Reibräder 9 rollen gemäss dieser Disposition nach Fig. 3 und 4 beispielsweise auf Doppel-T-Schienen 12 und die Fangvorrichtung 14 greift auf eine T-Schiene 13. Der Hubwagen 2 und der Zugwagen 15 sind je mit Führungselementen 14.1 und 15.1 versehen, so dass die nötige Seitenführung in Y-Richtung gewährleistet ist. Die Verwendung von Doppel-T-Fahrschienen 12 bewirkt eine zusätzlich bessere Verteilung der Anpresskräfte auf die Schachtwand 5.2, weil die Fahr- und Führungsschinen eine tragende Brücke zwischen den Stockwerkböden bilden.

[0017] Bei einer praktischen Ausführung enthält der Hubwagen 2, zwecks Ueberbrückung kurzeitiger Unterbrüche bei der elektrischen Energiezufuhr und als netzunabhängige Energiequelle für horizontale Fahrten einen nicht dargestellten Kurzzeitenergiespeicher, welcher bei Netzbetrieb auf Volladung gehalten wird. Für Vertikalfahrten wird jedoch die elektrische Energie permanent über nicht dargestellte Schleifleitungen bezogen.

[0018] Als Antriebsmotoren sind hochtourige, geregelte Gleich- oder Wechselstrom-Elektrommotoren vorgesehen und als Reduktions- und Uebertragungsgetriebe können zwecks optimalem Wirkungsgrad vorteilhaft kompakte Planetengetriebe bzw. kombinierte Planeten-/Kegelradgetriebe verwendet werden. Die Kabine 1 besitzt ferner eine autonome Steuerung für die Verwaltung der Kabinen- bzw. Zielrufe, wobei die Distanz zu einer eventuell oberhalb oder unterhalb sich befindlichen weiteren Kabine durch drahtlose Entfernungsmessung laufend registriert wird. Ferner werden auch auf den Stockwerken getätigte Rufe mit geeigneten Mitteln drahtlos zu Kabine übertragen.

[0019] Als Schachtinformation werden übliche, binärcodierte, magnetisch oder optisch abzutastende, beispielsweise an einer Schachtwand sich befindliche Codestreifen benützt. Der Schacht 5 ist, bei einer Ausführung gemäss Fig. 1, 2 und 5 zur Aufnahme der Anpresskräfte durch die Reibräder 9 als armierte Betonkonstruktion oder in modularer Stahlskelettbauweise mit entsprechender Belastungsmöglichkeit für horizontale Kräfte ausgeführt.

[0020] Als Sicherheit gegen Absturz bei Rollenbruch oder bei Uebergeschwindigkeit ist am Hubwagens 2 eine vorschriftsgemässe Fangvorrichtung 14 (Fig. 3) angeordnet. Ein von einer Führungsrolle oder einem Reibrad angetriebener, auf der Kabine sich befindlicher, nicht dargestellter Geschwindigkeitsbegrenzer bewirkt im Notfall die Auslösung der Fangvorrichtung 14.

[0021] Dem physikalischen Gesetz folgend, dass Aktion gleich Reaktion ist, können die Reibradantriebe auf einer Seite starr mit dem Hub- bzw. Zugwagenchassis verbunden sein. Dann werden gemäss Fig. 5 die Stellglieder 11 durch in der Länge mittels links/rechtsgängigen Hülsenmuttern 19 verstellbaren starren Streben 18 ersetzt. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass hiermit der nötige Winkel p auf der Seite der beweglich angeordneten Reibradantriebe optimal eingestellt und bei Bedarf neu angepasst werden kann.

[0022] In einer noch weiter entwickelten Form kann der Reibradantrieb auf einer Seite ohne Lenker 7 auf einem festen nicht verstellbaren Support an der Unterseite des Hubwagens befestigt sein. Die Funktion der passiven und aktiven Anpressung der Reibräder 9 muss dann nur auf einer Seite der Kabine ausgeführt werden.
Die Stellglieder 11 können auch als Spindelhubelemente, kombiniert mit Federteil, vorgesehen werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Stellglieder als pneumatische Hubelemente auszubilden.
Als Reibradantrieb kann auch ein Direktantrieb ohne Getriebe vorgesehen werden, wobei eine kompakte, platzsparende Motor/Reibrad-Einheit gebildet werden kann. Der Motorrotor ist bei einer solchen Lösung eine feststehende Achse und der Motorstator Bestandteil des Reibrades.
Für kleinere Fahrgeschwindigkeiten ist aber auch die Kombination mit einem Planetengetriebe innnerhalb des Reibradkörpers möglich.

Ansprüche

1. Selbstfahrende Transporteinrichtung insbesondere für Personen mit mindestens einer Kabine und einem etwa vertikal wirkenden Reibradantrieb, dessen Reibräder die Konturen der Kabine seitlich überragen und mittels einer Anpresseinrichtung an einen zugeordneten Schacht oder eine Führungsschiene in etwa horizontaler Richtung angepresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibradantrieb (8) an mindestens einem die Kabine (1) tragenden Hub- (2) und/oder Zugwagen (15) angeordnet ist, auf den die Kabine (1) eine lastabhängige, passive Gewichtskraft ausübt, die über einen Lenkerhebel (7) auf die Reibräder (9) eine passive Anpresskraft gegen den Schacht (5) ausübt.

2. Selbstfahrende Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresseinrichtung als Stellglied (11) mit regelbarer Anpresskraft, welche während des Betriebes erforderlichenfalls erhöht oder abgesenkt werden kann, ausgebildet ist.

3. Selbstfahrende Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubwagen (2) mindestens einen in einem Drehpunkt (6) gelagerten Lenkerhebel (7) und ein auf den Lenkerhebel (7) wirkendes Stellglied (11) aufweist und an dem Lenkerhebel (7) ein mit einem Antriebsmotor verbundenes Reibrad (9) angeordnet ist.

4. Selbstfahrende Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkerhebel (7) in einem zur Horizontalen nach unten gerichteten, eine passive Anpresskraft erzeugenden Winkel (p) angeordnet ist.

5. Selbstfahrende Transporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkerhebel (7) mittels einer in der Länge, vorzugsweise mittels einer links/rechtsgängigen Hülsenmutter (19), verstellbaren Strebe (18) mit der Unterseite des Hubwagens (2) oder Zugwagens (15) verbunden ist.

6. Selbstfahrende Transporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine horizontal zwischen den Lenkerhebeln (7) angeordnete, die Lenkerhebel (7) via Schubstangen (10.1) nach aussen drückende, einstellbare Druckfeder (10) vorhanden ist.

7. Selbstfahrende Transporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die, eine zusätzliche Anpresskraft Fn aktiv erzeugende Einrichtung mindestens einen in der Anpresseinrichtung vorhandenen Kraftsensor mindestens ein auf einen Lenkerhebel (7) wirkendes Stellglied (11) und eine, die Sensorinformation verarbeitende und folgerichtige Stellbefehle an Stellglieder (11) abgebende prozessorgesteuerte Regelung aufweist.

8. Selbstfahrende Transporteinrichtung insbesondere für Personen mit mindestens einer Kabine und einem etwa vertikal wirkenden Reibradantrieb, dessen Reibräder die Konturen der Kabine seitlich überragen und mittels einer Anpresseinrichtung an einen zugeordneten Schacht oder eine Führungsschiene in etwa horizontaler Richtung angepresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass die angetriebenen Reibräder (9) unterhalb der Kabine (1) angeordnet sind, deren Kontur überragen und parallel zueinander verlaufende Drehachsen (9.1) aufweisen und dass die Personentransporteinrichtung sowohl vertikal als auch horizontal verfahrbar ist.

9. Selbstfahrende Transporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Reibräder (9) seitenweise abschaltbar oder in der Drehrichtung umschaltbar ist.

10. Selbstfahrende Personentransporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibräder (9) jeweils separate Antriebsmotoren aufweisen.

Zeichnung