[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Aufzugsanlage gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Aufzugsanlage hierfür gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 7.
[0002] Üblicherweise werden Aufzugsanlagen eingesetzt, bei denen die Aufzugskabine mittels
eines Seils angehoben oder abgesenkt wird. Als Seil wird typischerweise ein Stahlzugseil
eingesetzt, welches über eine Seilscheibe verläuft und an seinem einen Ende mit der
Aufzugskabine und an seinem anderen Ende mit einem Gegengewicht verbunden ist. Die
Seilscheibe wird über einen elektrischen Motor angetrieben, wobei die Seilscheibe
die Aufzugskabine anhebt, wenn der Motor sich in die eine Richtung dreht, und die
Seilscheibe die Aufzugskabine absenkt, wenn sich der Motor in die andere Richtung
dreht. Zwischen Antriebsmotor und Seilscheibe kann ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen
sein. Ferner ist dem Antriebsmotor typischerweise eine Steuereinheit zugeordnet. Seilscheibe,
Antriebsmotor und Steuersystem sind üblicherweise in einem Maschinenraum oberhalb
des Aufzugsschachts angeordnet.
[0003] Aufzugskabine und Gegengewicht hängen auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der Seilscheibe.
Das Gewicht des Gegengewichts entspricht üblicherweise ungefähr dem Gewicht einer
zu 40% gefüllten Aufzugskabine. Ist die Aufzugskabine zu 40% gefüllt, so wird somit
nur wenig Energie zur Bewegung der Aufzugskabine benötigt. In einem solchem Falle
dient der Antriebsmotor im Wesentlichen zur Überwindung der Reibung. Entspricht das
Gewicht der Aufzugskabine ungefähr dem Gewicht des Gegenwichts, so führt dies zu einem
beinahe konstanten Level an potenzieller Energie im Gesamtsystem. Sinkt die potenzielle
Energie der Aufzugskabine, indem die Aufzugskabine herabgelassen wird, so steigt wiederum
die potenzielle Energie des Gegengewichts, da dieses angehoben wird, und umgekehrt.
[0004] Diese üblicherweise eingesetzte Aufzugsanlage hat den Nachteil, dass zusätzlicher
Bauraum für das Gegengewicht benötigt wird. Ferner kann das Trägheitsmoment des Gegenwichts
zu ungewollten Positionsänderungen der Aufzugskabine führen.
[0005] Diese Nachteile können jedoch dadurch vermieden werden, dass das Seil oder ein entsprechendes
Zugmittel auf eine hierfür vorgesehene Trommel aufgewickelt wird, anstatt eine Seilscheibe
zu umlaufen und auf der anderen Seite mit einem Gegenwicht verbunden zu sein. Eine
solche Aufzugsanlage ist aus der
deutschen Offenlegungsschrift 2136540 bekannt. Aus dieser Offenlegungsschrift ist eine Aufzugsanlage mit einer Treibtrommel,
in der das als Zugmittel eingesetzte Tragband gespeichert wird, bekannt. Die Anordnung
eines Gegenwichts kann somit entfallen. Das Tragband wird im Formschluss angetrieben
und ist nicht auf höhere Reibwerte zwischen Tragband und Treibtrommel angewiesen.
[0006] Aus der Patenschrift
US 6,305,499 B1 ist ebenfalls eine Aufzugsanlage mit einer Trommel bekannt, auf welche das Zugmittel
aufgerollt wird, sodass ein Gegenwicht entfallen kann. Die Trommel ist im Aufzugschacht
angeordnet. Das Zugmittel ist an einer Wand des Aufzugschachts befestigt, verläuft
über zwei an der Aufzugskabine angeordnete Seilscheiben und wird über eine Öffnung
in einer weiteren Schachtwand auf die Trommel aufgerollt.
[0007] Da das Zugmittel bei konstanter Drehgeschwindigkeit der Trommel aufgerollt wird,
verändert sich die Geschwindigkeit der Aufzugskabine bei der bekannten Aufzugsanlage
mit Trommel in Abhängigkeit von der bereits aufgerollten Länge des Zugmittels. Beim
Anstieg der Aufzugskabine wird das Zugmittel auf die Trommel aufgerollt, wobei sich
der Durchmesser der Zugmittelrolle auf der Trommel kontinuierlich erhöht, was wiederum
einen Anstieg der Kabinengeschwindigkeit nach sich zieht. Fährt die Aufzugskabine
nach unten, verringert sich der Durchmesser der Zugmittelrolle mit der Konsequenz,
dass sich auch die Geschwindigkeit der Aufzugskabine verringert. Bei konstanter Drehgeschwindigkeit
der Antriebseinheit verändert sich somit die Geschwindigkeit der Aufzugskabine in
Abhängigkeit von der Position der Aufzugskabine. Dies führt zu einem geringen Benutzerkomfort.
[0008] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Aufzugsanlage
mit einer Trommel zur Aufnahme eines Zugmittels zu schaffen, dessen Einsatz zu einem
hohen Benutzerkomfort führt. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine für die Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahren besonders geeignete Aufzugsanlage bereitzustellen.
[0009] Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den
Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Drehgeschwindigkeit
der Antriebseinheit, welche dem Antreiben der Trommel dient, von einer Steuereinheit,
welche der Ansteuerung der Antriebseinheit dient, in Abhängigkeit von einer Länge
des auf die Trommel aufgerollten Riemens vorgegeben. Bei der Steuereinheit kann es
sich auch um eine Regelungseinheit handeln.
[0010] Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass über die Steuereinheit die Drehgeschwindigkeit
der Antriebseinheit derart vorgegeben wird, dass die Geschwindigkeit der Aufzugskabine
im Wesentlichen konstant ist. Dies wird von dem Fahrgast als angenehm empfunden und
führt zur einer Erhöhung des Benutzerkomforts. Da die Trommel das Zugmittel aufnimmt,
kann auf ein Gegengewicht verzichtet werden. Hierdurch werden Schlupfeffekte aufgrund
des Trägheitsmoments des Gegengewichts vermieden. Die Position der Aufzugskabine kann
aus der Länge des aufgerollten Zugmittels ermittelt werden.
[0011] In erster Ausgestaltung der Erfindung wird die Länge des auf die Trommel aufgerollten
Zugmittels aus einer absoluten Anzahl der Umdrehungen der Trommel ermittelt. Unter
der absoluten Anzahl der Umdrehungen der Trommel wird die Differenz aus der Anzahl
der Umdrehungen der Trommel beim Anheben der Aufzugskabine und der Anzahl der Umdrehungen
der Trommel beim Absenken der Kabine verstanden. Die Länge des auf die Trommel aufgerollten
Zugmittels und/oder die absolute Anzahl der Umdrehungen wird vorzugsweise über einen
der Antriebseinheit zugeordneten Wertgeber ermittelt, bei dem es sich insbesondere
um einen Impulsgeber und/oder einen Drehgeschwindigkeitgeber handeln kann. Zusätzlich
oder alternativ kann die Länge des aufgerollten Zugmittels und/oder die absolute Anzahl
der Umdrehungen aus einer Position der Aufzugskabine in einem Aufzugschacht über einen
in dem Aufzugschacht oder an der Aufzugskabine angeordneten Wertgeber, insbesondere
einem Positionswertgeber, ermittelt werden.
[0012] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Antriebseinheit nach jeder Umdrehung
der Trommel eine Drehgeschwindigkeit von der Steuereinheit vorgegeben. Unter einer
Umdrehung der Trommel wird eine gesamte Umdrehung, das heisst eine Umdrehung um 360°
Grad, verstanden. Dies hat den Vorteil, dass die Drehgeschwindigkeit der Antriebseinheit
möglichst zeitnah an die Länge des auf die Trommel aufgerollten Zugmittels angepasst
wird.
[0013] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Zugmittel spiralförmig auf die Trommel
aufgewickelt. Das heisst, das Zugmittel kommt bei jeder Umdrehung auf sich selbst
zu liegen. Die einer Umdrehung entsprechenden Segmente des Zugmittels kommen nicht
nebeneinander auf der Trommel zu liegen. Dies hat den Vorteil, dass die Trommelbreite
im Wesentlichen nur der Breite des Zugmittels zu entsprechen braucht.
[0014] Die Aufgabe wird ferner durch eine Aufzugsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs
7 gelöst.
[0015] Die erfindungsgemäße Aufzugsanlage zeichnet sich dadurch aus, dass eine Steuereinheit
zur Ansteuerung der Antriebseinheit vorgesehen ist, die derart ausgeführt ist, dass
sie in Abhängigkeit von der Länge des auf die Trommel aufgerollten Zugmittels eine
Drehgeschwindigkeit für die Antriebseinheit ermitteln kann. Dies hat den Vorteil,
dass über eine Anpassung der Drehgeschwindigkeit der Antriebseinheit die Geschwindigkeit
der Aufzugskabine im Wesentlichen konstant gehalten werden kann.
[0016] Zur Ermittlung der Anzahl der Umdrehungen kann ein der Antriebseinheit zugeordneten
Wertgeber und/oder ein der Aufzugskabine und/oder dem Aufzugsschacht zugeordneter
Wertgeber eingesetzt werden, wobei letzterer der Ermittlung der Position der Aufzugskabine
im Aufzugsschacht dient, aus der wiederum die Anzahl der Umdrehungen ermittelt werden
kann.
[0017] Vorzugsweise werden Absolutwertgeber eingesetzt, die keiner Initialisierung bedürfen,
bei welcher die Aufzugskabine in eine Anfangsposition bewegt wird und die Steuereinheit
die absolute Anzahl der Umdrehungen auf Null setzt. Ein Absolutwertgeber speichert
beispielsweise eine bei Inbetriebnahme bereits ausgeführte absolute Anzahl von Umdrehungen
ebenso wie eine nach einem Stromausfall ausgeführte Anzahl von Umdrehungen.
[0018] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Aufzugsanlage mit einem Gegengewicht,
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung einer Aufzugsanlage mit einer Trommel zur Aufnahme eines
Zugmittels und
- Fig. 3
- eine Darstellung einer archimedischen Spirale.
[0019] In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen funktionell gleiche Komponenten.
[0020] Fig. 1 zeigt ein Aufzugsanlage 1, wie sie üblicherweise eingesetzt wird. Die Aufzugsanlage
1 umfasst eine Aufzugskabine 2, ein Gegengewicht 3, ein Zugmittel 4, und einen Maschinenraum
5, der oberhalb des Aufzugsschachts 6 angeordnet ist. Als Zugmittel 4 wird beispielsweise
ein Seil, ein Riemen oder ein Flachband eingesetzt. Das Zugmittel 4 ist an seinem
einen Ende mit der Aufzugskabine 2 und an seinem anderen Ende mit dem Gegengewicht
3 verbunden, wobei es über eine Seilscheibe 7 verläuft, die im Maschinenraum 5, angeordnet
ist. Die Seilscheibe 7 wird über eine Antriebseinheit 8, beispielsweise einen elektrischen
Motor, angetrieben, welcher wiederum von einer Steuereinheit 9 angesteuert wird.
[0021] Für das Gegengewicht 3 wird zusätzlicher Bauraum. Um diesen Bauraum einzusparen,
wird bei einer Aufzugsanlage 10 gemäss Fig. 2 eine Trommel 11 eingesetzt, die vorzugsweise
im Maschinenraum 5 angeordnet ist und auf die das Zugmittel 4 aufgerollt werden kann.
Das Zugmittel 4 kann auch aus mehreren parallel verlaufenden Zugmitteln bestehen.
Der Trommel 11 ist eine Antriebseinheit 12 zugeordnet, wobei Trommel 11 und Antriebeseinheit
12 vorzugsweise in einer Einheit integriert sind. Die Antriebseinheit 12 wird über
eine Steuereinheit 13 angesteuert.
[0022] Auf die Trommel 11 wird das Zugmittel 4 vorzugsweise in Form einer so genannten archimedischen
Spirale r(p) aufgerollt, wie sie beispielhaft in Fig. 3 dargestellt ist. Eine archimedische
Spirale zeichnet sich durch einen konstanten Windungsabstand über ihren gesamten Definitionsbereich
aus. Dieser konstante Windungsabstand ergibt sich bei der in Fig. 2 dargestellten
Aufzugsanlage aus der konstanten Dicke des Zugmittels 4.
[0023] In einer Aufzugsanlage 1 gemäß Fig. 1, in der das Zugmittels 4 nur einmal über die
Seilscheibe 7 umgelenkt wird und bei der die Seilscheibe den bekannten und konstanten
Durchmesser D aufweist, ermittelt die Steuereinheit 9 aus einer Referenzgeschwindigkeit
S die Drehgeschwindigkeit der Antriebseinheit 8, vorzugsweise in der Einheit Umdrehungen
pro Minute, gemäss der folgenden Formel
wobei π die Konstante 3,1416 ist.
[0024] Bei einer Aufzugsanlage gemäss Fig. 2, bei der das Zugmittel 4 auf eine Trommel 11
aufgewickelt wird, würde die Ermittlung der Drehgeschwindigkeit gemäss dieser Formel
jedoch dazuführen, dass die Aufzugskabine bei abnehmender Höhe immer langsamer Absinken
beziehungsweise bei zunehmender Höhe immer schneller aufsteigen würde. Um diese Veränderung
der Kabinengeschwindigkeit zu vermeiden, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
bei der Ermittlung der Drehgeschwindigkeit R die Länge des auf die Trommel 11 aufgerollten
Tragmittels 4 berücksichtigt.
[0025] Grundsätzlich berechnet sich die Länge einer archimedischen Spirale r(p), wie sie
in Fig. 3 dargestellt ist, gemäß der folgenden Formel:
wobei a der Dicke des Zugriemens 4 entspricht, n die absolute Anzahl der Umdrehungen
der Trommel ist, p dem umgelaufenen Winkelbereich im ebenen Polarkoordinatensystem
entspricht, in welchem die Spirale liegt. Unter Berücksichtigung des Durchmessers
D der Trommel 11 ergibt sich die Länge der Spirale zu L = L1 - L2,
und
Die Drehgeschwindigkeit R wird vorzugsweise nach jeder Umdrehung der Trommel 11 neu
vorgegeben. Für diese neue Vorgabe der Drehgeschwindigkeit muss die Länge oder das
Segment des Zugmittels 4 berücksichtigt werden, die beziehungsweise das während der
letzten Umdrehung auf die Trommel 11 aufgerollt wurde. Diese aufgerollte Länge pro
Umdrehung Z ergibt sich aus Z = Z1 - Z2, wobei
und
wobei m = n - 1 mit m = 0 bei n < 1.
[0026] Die Steuereinheit 13 ermittelt dann die Drehgeschwindigkeit R der Antriebseinheit
12 für die Trommel 11 aus einer vorbestimmten Referenzgeschwindigkeit S geteilt durch
die aufgerollte Länge Z des Zugmittels 4 pro Umdrehung der Trommel 11 gemäß der folgenden
Formel
und gibt die ermittelte Drehgeschwindigkeit R der Antriebseinheit 12 vor. Die Referenzgeschwindigkeit
S kann beispielsweise vom Benutzer oder vom Aufzugsanlagenbereitsteller vorgegeben
werden.
[0027] Die Steuereinheit 13 steuert die Antriebseinheit 12 und somit die Trommel 11 auf
die vorgegebene Drehgeschwindigkeit R ein. Die Steuereinheit 13 kann auch so ausgeführt
sein, das sie die Antriebseinheit 12 und/oder die Trommel 11 auf die vorgegebene Drehgeschwindigkeit
R einregelt.
[0028] Die Länge Z hängt von der absoluten Anzahl n der Umdrehungen seit Inbetriebnahme
ab. Zur Ermittlung dieser absoluten Anzahl n der Umdrehungen kann an der Antriebseinheit
12 und/oder an der Trommel 11 ein Wertgeber 13, vorzugsweise ein Impulsgeber, vorgesehen
sein. Zur Initialisierung des Wertgeber 14 kann die Aufzugskabine in eine Anfangsposition
gefahren werden, bei der es sich beispielsweise um das niedrigste Stockwerk handelt,
und die Steuereinheit 13 setzt die absolute Anzahl n der Umdrehungen auf Null zurück.
Es kann eine Sensoreinheit 15 vorgesehen sein, die im Aufzugsschacht 6 vorgesehen
ist und die vorzugsweise auf einem magnetischen Messprinzip basiert, welche der Steuereinheit
13 mitteilt, wenn die Aufzugskabine 2 die Anfangsposition erreicht hat.
[0029] Die absolute Anzahl n der Umdrehungen kann auch über die Position der Aufzugskabine
2 im Aufzugsschacht 6 ermittelt werden. Hierzu ist vorzugsweise ein Positionswertgeber
im Aufzugsschacht 6 und/oder an der Aufzugskabine 2 angeordnet. Auch dieser muss grundsätzlich
nach dem oben beschriebenen Prinzip initialisiert werden. Aus der ermittelten Position
der Aufzugskabine 2, die sich wiederum aus der Länge des aufgerollten Zugmittels 4
ergibt, ermittelt dann die Steuereinheit 13 die absolute Anzahl n der Umdrehungen
der Trommel 11.
[0030] Zur Vermeidung der Initialisierung können die Wertgeber 14 und/oder 16 auch als Absolutwertgeber
ausgeführt sein, die die absolute Anzahl n von Umdrehungen, welche beispielsweise
bei Inbetriebnahme oder nach einem Stromausfall bereits durchgeführt worden waren,
gespeichert haben.
1. Verfahren zum Betreiben einer Aufzugsanlage (10) mit einer Trommel (11) zur Aufnahme
eines Zugmittels (4), einer Antriebseinheit (12) zum Antreiben der Trommel (11) und
einer Steuereinheit (13) zur Ansteuerung der Antriebseinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (13) der Antriebseinheit (12) eine Drehgeschwindigkeit (R) in Abhängigkeit
von einer Länge (L, Z) des auf die Trommel (11) aufgerollten Zugmittels (4) vorgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L, Z) des auf die Trommel (11) aufgerollten Zugmittels (4) aus einer absoluten
Anzahl (n) der Umdrehungen der Trommel (11) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L, Z) des auf die Trommel (11) aufgerollten Zugmittels (4) und/oder die
absolute Anzahl (n) der Umdrehungen aus einer Position einer Aufzugskabine (2) in
einem Aufzugsschacht (6) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Inbetriebnahme die Aufzugskabine (2) zur Initialisierung der Steuereinheit (13)
in eine Anfangsposition bewegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebseinheit (12) nach jeder Umdrehung der Trommel (11) eine Drehgeschwindigkeit
(R) von der Steuereinheit (13) vorgegeben wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel (4) spiralförmig auf die Trommel (11) aufgerollt wird.
7. Aufzugsanlage mit einer Trommel (11) zur Aufnahme eines Zugmittels (4), einer Antriebseinheit
(12) zum Antreiben der Trommel (11) und einer Steuereinheit (13) zur Ansteuerung der
Antriebseinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (13) derart ausgeführt ist, dass sie in Abhängigkeit von der Länge
(L, Z) des auf die Trommel (11) aufgerollten Zugmittels (4) eine Drehgeschwindigkeit
(R) für die Antriebseinheit (11) ermitteln kann.
8. Aufzugsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebseinheit (12) ein Wertgeber (14) zur Ermittlung der Anzahl (n) der Umdrehungen
zugeordnet ist, der vorzugsweise als Absolutwertgeber ausgeführt ist.
9. Aufzugsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass einer Aufzugskabine (2) ein Wertgeber (16) zur Ermittlung ihrer Position zugeordnet
ist, der vorzugsweise als Absolutwertgeber ausgeführt ist.