[0001] Gegenstand der Erfindung betrifft eine Aufzugsanlage mit einem Linearantriebssystem
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Linearantriebssystem für eine Aufzugsanlage
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
[0002] Es sind verschiedene Aufzugskonfigurationen mit Linearmotor-Antriebssystemen bekannt.
Bei derartigen Aufzugskonfigurationen treten jedoch verschiedenste Probleme auf, die
bisher nur teilweise gelöst werden konnten. Das liegt unter anderem daran, dass ein
Teil der Probleme sich diametral gegenüberstehen und die isolierte Lösung eines der
Probleme häufig Probleme auf anderen Gebieten mit sich bringt.
[0003] Dieser Konflikt ist im Folgenden anhand eines Beispiels erläutert. Die Linearmotor-Antriebssysteme,
insbesondere diejenigen, die mit Permanentmagneten arbeiten, weisen sehr grosse Anziehungskräfte
zwischen einem primären - oder stationären Teil und einem sekundären - oder beweglichen
Teil auf. Setzt man einen solchen Permanentmagnet-Linearmotor nun sowohl als Direktantriebssystem
als auch als Tragmittel der Aufzugskabine ein, so muss eine genaue und sichere Führung
der Aufzugskabine gewährleistet werden. Diesbezüglich zeigen die Figuren 1A, 1B, und
2A, 2B verschiedene grundlegende Konfigurationen von Aufzugsanlagen mit Permanentmagnet-Linearantriebssystemen.
[0004] In den Figuren 1A und 1B ist eine Konfiguration gezeigt, bei der eine Aufzugskabine
13 mittels eines Permanentmagnet-Linearantriebssystems 10, 11 entlang eines Aufzugsschachts
in y-Richtung bewegt wird. Typischerweise umfasst ein solches Permanentmagnet-Linearantriebssystem
einen stationären Teil 10, der im Schacht befestigt ist, und einen beweglichen Teil
11, der an der Aufzugskabine 13 befestigt ist. Aus der Draufsicht in Fig. 1B ist zu
erkennen, dass bei einer solchen Konfiguration keine Führung in der y-z-Ebene erfolgt,
so dass an der Aufzugskabine 13 zusätzliche Führungsschuhe vorzusehen sind, welche
die Aufzugskabine 13 entlang von rechts und links neben der Aufzugskabine 13 angeordneten
Führungsschienen 12 führen. Eine vergleichbare Aufzugsanlage ist der Patentanmeldung
EP 0 785 162 A1 zu entnehmen.
[0005] In den Figuren 2A und 2B ist eine andere grundlegende Konfiguration gezeigt. Wie
in der Draufsicht in Fig. 2B zu erkennen, umfasst das Permanentmagnet-Linearantriebssystem
einen stationären Teil 10 und zwei bewegliche Teile 12. Dadurch wird eine Führung
in der y-z-Ebene erreicht. Um aber ein Kippen in der x-y-Ebene zu vermeiden, sind
ebenfalls Führungsschienen nötig, oder die Aufzugskabine 13 würde durch weitere Tragmittel,
wie ein mittig an der Aufzugskabine angebrachtes Seil 12' getragen werden.
[0006] Aus der Patentschrift
US 5 668 421 ist eine Aufzugsanlage bekannt geworden, bei der eine Aufzugskabine mittels induktiven
Linearmotoren entlang von rohrförmigen Führungen verfahrbar ist. Je Führung sind zwei
um die Führung angeordnete Linearmotoren vorgesehen, wobei je Motor ein konkaver Spulenkopf
mittels Wanderfeld in der rohrförmigen Führung Ströme induziert, wodurch eine Schubkraft
zustande kommt.
[0007] Aus der Schrift
JP 04089787 ist ein Aufzug bekannt geworden mit einer in einem Aufzugsschacht bewegbaren Aufzugskabine
und zwei Gegengewichten, die mittels über Umlenkrollen geführten Tragseilen mit der
Aufzugskabine verbunden sind. Angetrieben wird die Aufzugskabine und die Gegengewichte
mittels an den hinteren Schachtecken und Kabinenecken angeordneten Linearmotoren.
[0008] Die bisher bekannten Ansätze sind daher technisch aufwändig, sie benötigen viel Material
und Platz im Aufzugsschacht und sind somit kostenintensiv.
[0009] Auch eignen sich die bekannten Lösungen nicht oder nur bedingt für Aufzugsanlage
in Rucksackkonfiguration, die aus baulichen oder ästhetischen Gründen nur eine Wand
des Aufzugsschachts für Antrieb, Tragmittel und Führung benötigen.
[0010] Es stellt sich daher die Aufgabe eine Aufzugsanlage vorzuschlagen, die bei Verwendung
eines Linearmotor-Antriebssystems wenig Platz im Aufzugsschacht beansprucht.
[0011] Es wird als eine weitere Aufgabe angesehen, ein Linearmotor-Antriebssystems für eine
Aufzugsanlage in Rucksackkonfiguration bereit zustellen.
[0012] Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt für die Aufzugsanlage durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 und für ein Linearantriebssystem durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 14.
[0013] Besonders vorteilhafte Merkmale sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
[0014] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf
die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1A
- eine schematische Seitenansicht eines Teils einer ersten Aufzugsanlage mit einem Linearantriebssystem;
- Fig. 1B
- eine schematische Draufsicht der ersten Aufzugsanlage gemäss Fig. 1A;
- Fig. 2A
- eine schematische Seitenansicht eines Teils einer zweiten Aufzugsanlage mit einem
Linearantriebssystem;
- Fig. 2B
- eine schematische Draufsicht der zweiten Aufzugsanlage gemäss Fig. 2A;
- Fig. 3
- eine schematische Seitenansicht eines Teils einer dritten Aufzugsanlage mit einem
Linearantriebssystem, wobei es sich um eine Aufzugsanlage in Rucksackkonfiguration
handelt;
- Fig. 4A
- eine schematische Perspektivansicht eines Teils einer ersten erfindungsgemässen Aufzugsanlage
mit zwei beweglichen Teilen;
- Fig. 4B
- eine schematische Draufsicht der ersten erfindungsgemässen Aufzugsanlage gemäss Fig.
4A;
- Fig. 5A
- eine schematische Draufsicht eines Teils einer zweiten erfindungsgemässen Aufzugsanlage;
- Fig. 5B
- eine schematische Draufsicht eines Teils einer dritten erfindungsgemässen Aufzugsanlage;
- Fig. 6A
- ein weiteres Beispiel eines stationären Teils eines erfindungsgemässen Linearantriebssystems
in schematischer Schnittdarstellung;
- Fig. 6B
- ein weiteres Beispiel eines stationären Teils eines erfindungsgemässen Linearantriebssystems
in schematischer Schnittdarstellung;
- Fig. 7A
- eine schematische Draufsicht eines Teils einer vierten erfindungsgemässen Aufzugsanlage
mit vier beweglichen Teilen;
- Fig. 7B
- eine schematische Draufsicht eines Teils einer fünften erfindungsgemässen Aufzugsanlage
mit Hilfsführung;
- Fig. 8
- ein Teilansicht einer sechsten erfindungsgemässen Aufzugsanlage mit Notführung.
[0015] Es ist eine Konfiguration einer Aufzugsanlage bekannt, bei der die technischen/mechanischen
Bauteile typischerweise an nur einer Schachtwand angebracht sind. Eine solche Konfiguration
wird auch als Rucksack-Konfiguration bezeichnet, da die Aufzugskabine wie ein Rucksack
asymmetrisch auf einem Kabinenrahmen sitzt, der mit Tragmittel versehen einseitig
im Aufzugsschacht aufgehängt und geführt wird. Dadurch, dass nur eine Schachtwand
belegt wird, sind die drei weiteren Wände der Aufzugskabine als Zugänge frei bestimmbar
und können dementsprechend bis zu drei Kabinentüren aufweisen. Die mindestens eine
Kabinentür kann an die für die technischen/mechanischen Bauteile vorgesehene Rückwand
der Aufzugskabine angrenzen, man spricht dann von einer Seitenrucksack-Konfiguration,
oder sie kann an der dieser Rückwand entgegen gesetzten Vorderwand der Aufzugskabine
angebracht sein, was als normale Rucksack-Konfiguration bezeichnet wird. Der Fachmann
hat diesbezüglich vielfältige Möglichkeiten der Realisierung.
[0016] In Fig. 3 wird nun das Rucksack-Prinzip auf eine Aufzugsanlage mit Permanentmagnet-Linearantriebssystem
übertragen, wobei es sich um eine stark schematisierte Darstellung handelt. Wie in
Fig. 3 angedeutet, sitzt die Aufzugskabine 14 auf einem L-förmigen Kabinenrahmen an
dessen aufrechtem Schenkel der bewegliche Teil 11 des Permanentmagnet-Linearantriebssystems
befestigt ist. Senkrecht im Aufzugsschacht ist der stationäre Teil 10 des Antriebs
befestigt (analog zur der in Fig. 1A gezeigten Anordnung). Zwischen dem beweglichen
Teil 11 und dem stationären Teil 10 gibt es starke Anziehungskräfte, die in Normalenrichtung
gerichtet und mit F
N bezeichnet sind. Wird das Antriebssystem in geeigneter Art und Weise angesteuert,
so kann die Aufzugskabine 14 nach oben oder unten bewegt werden, wie durch die Kraftvektoren
F
auf und F
ab dargestellt. Bei einer Rucksack-Konfiguration der gezeigten Bauart kommt nun - verursacht
durch das Gewicht F
K der beladenen oder unbeladenen Aufzugskabine 14 - ein Drehmoment D hinzu, das auf
das Permanentmagnet-Linearantriebssystem einwirkt, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet.
[0017] Offensichtlich sind spezielle Massnahmen nötig, um für diese Rucksack-Konfiguration
eine genaue und sichere Führung der Aufzugskabine 14 zu gewährleisten. Solche Führungen
würden aber, wenn man den bekannten Ansätzen folgt, weitere mechanische Führungselemente
entweder neben der Aufzugskabine 14 (zum Beispiel seitliche Führungsschienen 12 wie
in Fig. 1B) und/oder oberhalb der Aufzugskabine 14 (zum Beispiel ein Führungsseil
12' wie in Fig. 2A) erforderlich machen.
[0018] Gemäss Erfindung wird ein komplett anderer Weg beschritten, wie im Folgenden anhand
der schematischen Figuren 4A und 4B beschrieben wird.
[0019] In Fig. 4A ist eine schematische Perspektivansicht eines Teils einer Schachtrückwand
26 mit den Teilen 20, 21 des als Direktantrieb dienenden Permanentmagnet-Linearantriebssystems
gezeigt. Der stationäre Teil 20 (auch Tragsäule genannt) des Antriebssystems ist an
der Schachtrückwand 26 befestigt und weist eine Längsachse L
y auf, die sich parallel zur y-Richtung erstreckt. Anders als bei den bisher bekannten
stationären Teilen sind mindestens zwei schräge zueinander angeordnete Interaktionsflächen
a1, a2 am stationären Teil 20 vorgesehen. Ausserdem weist das Antriebssystem mindestens
zwei bewegliche Teile 21 (auch Einheiten genannt) auf, wobei je eines der beweglichen
Teile 21 einer der Interaktionsflächen a1, a2 zugeordnet ist. Jeder Interaktionsfläche
a1, a2 ist eine in y-Richtung orientierte Interaktionslänge b zugeordnet. Die Interaktionslänge
b ist die Länge zwischen einem endständigen Führungspunkt und der Mitte eines beweglichen
Teils 21. Während am endständigen Führungspunkt abstossende Kräfte auftreten, erfolgen
im Mittelpunkt des beweglichen Teils 21 anziehende Kräfte. Die Interaktionslänge b
ist somit die effektive Länge die eine Kippbewegung der Aufzugskabine 24 in der x-y-Ebene
verhindert. Die Interaktionslänge b erstreckt sich über einen Teilbereich der Aufzugskabine
24, sie ist kleiner gleich der Höhe der Aufzugskabine 24. Wird das Antriebssystem
in geeigneter Art und Weise angesteuert, so kann die Aufzugskabine 24 nach oben oder
unten bewegt werden, wie durch die Kraftvektoren F
auf und F
ab dargestellt. Das Verhältnis von Anziehungskraft F
N geteilt durch Kraftvektoren F
auf bzw. F
ab wird als Kraftverhältnis K bezeichnet. Das Kraftverhältnis K liegt typischerweise
im Bereich von 2 bis 20, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 10.
[0020] In Fig. 4B ist andeutungsweise zu erkennen, dass die Aufzugskabine 24 in einer Rucksack-Konfiguration
angeordnet ist. Um die Aufzugskabine 24 charakterisieren zu können, sind die im Kabinenschwerpunkt
angreifenden Drehachsen D
x, D
y und D
z in Fig. 4B dargestellt. Zwischen den beweglichen Teilen 21 und den Interaktionsflächen
a1, a2 des stationären Teils 20 gibt es starke Anziehungskräfte, die in Normalenrichtung
gerichtet und wiederum mit F
N bezeichnet sind. Der Abstand zwischen dem Kabinenschwerpunkt und den Interaktionsflächen
a1, a2 wird als Wirkungslinie L
x bezeichnet. Zur Abstandsermittlung wird gemäss Fig. 4B die sich in z-Richtung erstreckende
Mittenverbindende der Interaktionsflächen a1, a2 als Referenz verwendet. Die Wirkungslinie
L
x ist demnach der kürzeste Abstand zwischen dem Kabinenschwerpunkt und dieser Mittenverbindenden.
Zur Optimierung des Wirkungsgrades des Permanentmagnet-Linearantriebssystems sind
die Teile 20, 21 durch einen möglichst kleinen Luftspalt voneinander beabstandet.
Der Luftspalt ist beispielsweise 1mm breit. Konstruktiv hat der Luftspalt den Vorteil,
dass er ein berührungsloses Führen jedes der beweglichen Teile 21 auf dem korrespondierenden
stationären Teil 20 ermöglicht. Die vertikale Bewegung der Aufzugskabine 24 ist somit
über das Permanentmagnet-Linearantriebssystem über die beweglichen Teile 21 berührungslos
auf dem stationären Teil geführt.
[0021] Aufgrund der schrägen Ausrichtung der Interaktionsflächen a1, a2 zueinander, ergibt
sich gemäss Erfindung eine räumliche - d.h. eine 3-dimensional wirkende Führung. So
wird ein Verdrehen oder Kippen der Aufzugskabine 24 um die Drehachsen D
x, D
y und D
z verhindert. Durch diese neuartige Konstellation werden besonders die durch die Rucksackkonstellation
verursachten Drehmomente (Drehmoment D in Fig. 3) aufgefangen. Mit anderen Worten
ausgedrückt, wird durch die spezielle Ausgestaltung des Permanentmagnet-Linearantriebssystems
der Nachteil der exzentrischen Aufhängung der Aufzugskabinen 24 kompensiert. Das Verhältnis
von Wirkungslinie L
x geteilt durch die Interaktionslänge b wird als Exzentrizität L
x / b bezeichnet. Die Exzentrizität beträgt typischerweise 0.1 bis 1.6, vorzugsweise
0.2 bis 0.8.
[0022] Der Begriff Permanentmagnet-Linearantriebssystem wird im vorliegenden Zusammenhang
verwendet, um ein Direktantriebssystem zu umschreiben, das einen durch Permanentmagnete
angeregten Synchronlinearmotor umfasst. Die entsprechenden Flächen des stationären
Teils des Permanentmagnet-Linearantriebssystem werden als Interaktionsflächen bezeichnet,
da es zwischen diesen Flächen und den beweglichen Einheiten des Antriebssystems zu
einer Wechselwirkung kommt. An Stelle eines Linearantriebssystems mit mindestens einem
Permanentmagneten ist es auch möglich, ein Linearantriebssystem mit mindestens einer
Schichtstruktur mit mindestens einer Spule zu verwenden.
[0023] Der bewegliche Teil kann als eine Schichtstruktur, hergestellt durch Aufbringen verschiedener
Schichten auf ein Substrat, konzipiert sein. Die Schichten können nacheinander aufgebracht
werden und gegebenenfalls geeignet strukturiert werden. Auf diese Weise können auf
dem Substrat dreidimensionale Strukturen aus Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften
aufgebracht werden. Einzelne Schichten können aus einem elektrisch isolierenden Material
bestehen oder Bereiche aus einem elektrisch isolierenden Material umfassen. Die Leiterbahn
kann aus Leiterbahnabschnitten, die jeweils in verschiedenen Schichten der Schichtstruktur
ausgebildet sind, zusammengesetzt sein. Einzelne Abschnitte der Leiterbahn können
sich beispielsweise in verschiedenen Ebenen überkreuzen und im Bereich der Überkreuzung
durch eine elektrisch isolierende Schicht getrennt sein. Weiterhin besteht die Möglichkeit,
einzelne Abschnitte der Leiterbahn in verschiedenen durch eine Zwischenschicht getrennte
Schichten anzuordnen und in der Zwischenschicht einen elektrisch leitfähigen Bereich
vorzusehen, der eine elektrische Verbindung zwischen diesen Abschnitten der Leiterbahn
herstellt.
[0024] Schichten der genannten Art können auch auf beiden Seiten des Substrats aufgebracht
und gegebenenfalls strukturiert werden. Es ist beispielsweise vorgesehen, dass ein
erster Teil der Leiterbahn an einer ersten Oberfläche des Substrats und ein zweiter
Teil der Leiterbahn an einer zweiten Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, wobei
eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil hergestellt ist.
Dies ermöglicht es, der Leiterbahn eine besonders komplexe geometrische Struktur zu
verleihen.
[0025] Bei einer Variante des beweglichen Teils kann beispielsweise mindestens ein Abschnitt
der Leiterbahn die Form einer Spule aufweisen, wobei jede Spule eine oder mehrere
Windungen umfasst. Die Spule kann auf einer Seite des Substrats angeordnet sein, sie
kann aber auch aus verschiedenen Abschnitten der Leiterbahn zusammengesetzt sein,
die auf verschiedenen Seiten des Substrats angeordnet sind und elektrisch miteinander
verbunden sind.
[0026] In einer weiteren Variante des beweglichen Teils können mehrere seriell angeordnete
Abschnitte der Leiterbahn jeweils die Form einer Spule haben, wobei die Spulen derart
ausgebildet sind, dass bei einem Stromfluss durch die Leiterbahn benachbarte Spulen
jeweils Magnetfelder mit unterschiedlicher Polarität erzeugen. Beispielsweise kann
die Leiterbahn derart angeordnet sein, dass bei einer Versorgung der Leiterbahn mit
einem Gleichstrom an einer Oberfläche des beweglichen Teils ein statisches Magnetfeld
erzeugt wird, dessen Polarität eine periodische Umkehr der Polarität längs der Richtung,
in der der bewegliche Teil relativ zum statischen Teil bewegbar ist, aufweist. Auf
diese Weise kann ein beweglicher Teil zur Bereitstellung einer grossen Zahl magnetischer
Pole ausgebildet werden. Bei einer geeigneten Anordnung der Leiterbahn kann die auf
dem Substrat zur Verfügung stehende Fläche effizient genutzt werden. Dies ist relevant
für die Optimierung der Effizienz des Linearantriebssystems und die Genauigkeit, mit
der die Bewegung des beweglichen Teils relativ zum statischen Teil während des Betriebs
des Linearantriebssystems kontrolliert werden kann.
[0027] Im Folgenden werden weitere Details der Erfindung erläutert.
[0028] Die beiden geneigten Interaktionsflächen a1, a2 erstrecken sich parallel zu der Längsachse
L
y und liegen in Ebenen, welche einen Winkel W grösser 0° und kleiner 180° einschliessen
(d.h. 0° < W < 180°). Die Flächennormalen der Interaktionsflächen a1, a2 sind zu der
Aufzugskabine 24 hin gerichtet.
[0029] Die Grösse des Winkels W ist eine Funktion des Kraftverhältnisses K und der Exzentrizität
L
x / b. Unter Berücksichtigung der willkürlich gewählten Sicherheitsbedingung, dass
nur 20% der Anziehungskraft genügen soll den exzentrisch beladenen Rucksackaufzug
zu stabilisieren, ergibt sich folgende Abhängigkeit: sin W/2 = 5 * (L
x / b) / K. Vorzugsweise liegt der Winkel W zwischen 20° und 160°. Beispielsweise beträgt
der Winkel W für eine Exzentrizität von 0.7 und ein Kraftverhältniss K von 4 rund
120°.
[0030] Der bewegbare Teil umfasst mindestens zwei Einheiten 21, die gemeinsam auf einer
Rückseite 27 der Aufzugskabine 24 so angeordnet und mit der Aufzugskabine 24 formschlüssig
verbunden sind, dass bei der Ansteuerung jede der beiden Einheiten 21 eine Aufwärts-
oder Abwärtsbewegung entlang einer der Interaktionsflächen a1, a2 hervorruft. Dadurch
kann die Aufzugskabine 24 nach oben oder unten bewegt werden. Durch die schräge Anordnung
der beiden Interaktionsflächen a1 und a2 kompensieren sich die Anziehungskräfte F
N des Antriebssystems mindestens teilweise. Dies hilft den Nachteil der sehr hohen
Anziehungskräfte und damit verbundener Reibungsverluste bisheriger Antriebssysteme
mit Permanentmagnet-Linearantrieb zu vermeiden.
[0031] Weiter ist in Fig. 4B zu erkennen, dass die Aufzugskabine 24 an der rückwärtigen
Seite 27 einen Kabinenrahmen 25, oder ein gleich wirkendes Mittel aufweist, an dem
einerseits die beiden Einheiten 21 formschlüssig montiert sind, und der andererseits
zum exzentrischen Tragen der Aufzugskabine 24 ausgelegt ist.
[0032] Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die Aufzugsanlage in einem Aufzugsschacht,
wobei gemäss Erfindung nur eine Art Schachtrückwand 26 erforderlich ist, um die mechanischen/technischen
Elemente der Aufzugsanlage aufzunehmen.
[0033] In Fig. 5A und 5b sind zwei Draufsichten von Teilen zweier weiterer Ausführungsbeispiele
von Aufzugsanlagen 1 gemäss Erfindung gezeigt. Es ist eine rückwärtige Schachtwand
26 gezeigt. An oder vor dieser Schachtwand 26 ist der stationäre Teil 20 des Antriebssystems
angeordnet. Der stationäre Teil 20 weist mindestens zwei schräge Interaktionsflächen
a1 und a2 auf. Während die Interaktionsflächen a1 und a2 im Ausführungsbeispiel gemäss
Fig. 5A voneinander weg geneigt sind, sind sie im Ausführungsbeispiel gemäss Fig.
5B zueinander hin geneigt. Der Winkel W beträgt ca. 120°.
[0034] Die Anziehungskräfte F
N des Antriebssystems lassen sich in die Kraftkomponenten F
Q (Querkräfte) und F
H (Haltekräfte) zerlegen. Die beiden Querkräfte der beiden Einheiten 21 kompensieren
sich gegenseitig, da sie beide parallel zur z-Richtung gerichtet sind, aber in entgegen
gesetzte Richtungen weisen. Effektiv getragen wir die Aufzugskabine 24 durch die Haltekräfte
F
H. Durch diese teilweise Kompensation der Kräfte wird die ansonsten bestehende Reibung
zwischen dem stationären Teil 20 und den beweglichen Teilen 21 deutlich reduziert.
[0035] Der stationäre Teil 20 ist gemäss Erfindung im Querschnitt senkrecht zur Längsachse
L
y vorzugsweise polygonförmig und die Flächennormalen der beiden Interaktionsflächen
a1, a2 neigen voneinander weg bzw. neigen zueinander hin. Beide Male weisen sie auf
die Aufzugskabine 24 hin.
[0036] Durch die geneigte Anordnung der Interaktionsflächen a1, a2 werden insbesondere Drehmomente
D
z kompensiert, die sich aus der durch die Rucksack-Konfiguration resultierenden exzentrischen
Aufhängung der Aufzugskabine 24 ergeben.
[0037] Es wird durch die entsprechenden Anziehungskräfte F
N der der jeweiligen Interaktionsfläche a1, a2 gegenüberliegenden Einheit 21 sowohl
eine Verdrehstabilisierung der Aufzugskabine 24 um die Drehachse D
x bewirkt, die senkrecht zu der Längsachse L
y und senkrecht zu der Rückseite der Aufzugskabine 24 verläuft, als auch eine Verdrehstabilisierung
der Aufzugskabine 24 um eine Drehachse D
z bewirkt, die senkrecht zu der Längsachse L
y und parallel zu der Rückseite der Aufzugskabine 24 verläuft. Durch den seitlichen
Abstand der Einheiten 21 voneinander wird auch ein Verdrehen um die y-Drehachse D
y verhindert.
[0038] Gemäss Erfindung dienen also die Anziehungskräfte der Permanentmagnete des Permanentmagnet-Linearantriebssystems
zur Stabilisierung der exzentrisch angeordneten Aufzugskabine 24 und zur räumlichen
Stabilisierung sowie Führung. Durch die exzentrisch angreifende Gewichtskraft F
K werden die Reaktionskräfte zur Abstützung der Führung des Antriebssystems reduziert
und dadurch die Reibungskräfte vermindert.
[0039] Durch eine Variation des Winkels W kann beim Entwurf einer Aufzugsanlage, bzw. eines
entsprechenden Permanentmagnet-Linearantriebssystems, die Kompensation der Querkräfte
F
Q, sowie die Stabilisierung in der Drehachse D
z festgelegt werden. Der stationäre Teil 20 des Permanentmagnet-Linearantriebssystems
wird also zur räumlichen Führung der Rucksack-Aufzugskabine 24 eingesetzt.
[0040] Der stationäre Teil 20 weist in einem oberen Bereich eine Nische oder Ablage a3 auf.
Wie in Fig. 4A sowie 7A und 7B gezeigt, befindet sich die Ablage a3 auf dem oberen
Ende des stationären Teils 20. Sie wird von den Interaktionsflächen a1, a2 zumindestens
teilweise eingeschlossen und kann zum Anbringen von Schachtbauteilen verwendet werden.
So lassen sich hier Schachtbauteile wie ein Positionsgeber, ein Bremspartner einer
Haltebremse oder auch ein formschlüssiger Halteriegel anbringen.
[0041] Besonders vorteilhaft sind Ausführungsformen bei denen die beweglichen Teile 21 des
Antriebssystems im oberen Bereich der Kabinenrückseite 27 befestigt sind.
[0042] Die Ausführungsformen lassen mit oder ohne weiterer Tragmittel zum Tragen der Aufzugskabine
24 realisieren. Solche Tragmittel sind beispielsweise Stahl- oder Aramidseile bzw.
Riemen, welche die Aufzugskabine 24 mit einem Gegengewicht verbinden.
[0043] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Fig. 7A und 7B gezeigt. Fig. 7A
zeigt eine Aufzugsanlage 1 mit jeweils zwei in y-Richtung übereinander angeordneten
beweglichen Teilen 21 pro Interaktionsfläche a, b. Dementsprechend erstreckt sich
die Interaktionslänge b vom endständigen Führungspunkt eines ersten beweglichen Teils
21 bis zur Mitte des zweiten beweglichen Teils 21 derselben Interaktionsfläche a1,
a2. Fig. 7B zeigt eine Aufzugsanlage 1 mit einer Hauptführung in beweglichen Teilen
21 und einer Hilfsführung in mindestens einem Führungsschuh 22. Während jedes der
beweglichen Teile 21 auf einer der beiden schräg zueinander geneigten Interaktionsflächen
a, b geführt wird, wird der Führungsschuh 22 seitlich neben dem stationären Teil 20
auf einer Führungsschiene geführt. Gemäss Fig. 7B ist links und rechts vom stationären
Teil 20 pro Interaktionsfläche a, b je ein Führungsschuh 22 dargestellt. Dementsprechend
erstreckt sich die Interaktionslänge b vom endständigen Führungspunkt im Führungsschuh
22 bis zur Mitte des beweglichen Teils 21 einer Interaktionsfläche a1, a2.
[0044] Gemäss Erfindung kann der Primärteil des Antriebssystems entweder in den stationären
Teil 20 oder in die beweglichen Teile 21 integriert sein. Der sekundäre Teil des Antriebssystems
befindet sich dann im jeweils anderen Teil.
[0045] Vorzugsweise sitzen die Spulen S der Elektromagnete (wie zum Beispiel in Fig. 8 zu
erkennen ist) des Primärteils des Antriebssystems im stationären Teil 20 während die
Permanentmagnete der Sekundärteile 21 im beweglichen Teil des Antriebssystems sind.
Es kann aber auch die umgekehrte Anordnung gewählt werden.
[0046] Es können aber auch Antriebssysteme eingesetzt werden, bei denen der Primärteil sowohl
Spulen als auch Permanentmagnete umfasst.
[0047] In den Figuren 6A und 6B sind weitere Beispiele von stationären Teilen 20 eines erfindungsgemässen
Permanentmagnet-Linearantriebssystems in Schnittdarstellung gezeigt.
[0048] In Fig. 8 ist eine erfindungsgemässe Notführung 29 gezeigt, die im gezeigten Beispiel
oben am Kabinenrahmen 25 sitzt.
[0049] Die Notführung 29 greift mindestens teilweise um oder hinter den stationären Teil
20, um ein Wegkippen (um die D
z Drehachse) der Aufzugskabine 24 zu verhindern, falls das Permanentmagnet-Linearantriebssystem
ausfallen sollte (zum Beispiel bei einem Stromausfall), oder die vom Permanentmagnet-Linearantriebssystem
hervorgerufenen Anziehungskräfte nachlassen sollten. Die Notführung 29 ist so ausgeführt,
dass sie im Normalbetrieb berührungsfrei entlang des stationären Teils 20 verläuft.
Sie kommt nur im Notfall zum mechanischen Eingriff. Vorzugsweise sind an den beiden
oberen Ecken der Aufzugskabinen 24 Notführungen 29 vorgesehen.
[0050] Es wird als ein Vorteil der gezeigten Rucksackanordnung mit Antriebssystem am Kabinenrahmen
25 angesehen, dass die eigentliche Aufzugskabine 24 gegenüber dem Rahmen 25 (schall-)
isoliert werden kann.
[0051] Die erfindungsgemässen Permanentmagnet-Linearantriebssysteme und die entsprechenden
Aufzugsanlagen sind Platz sparender in der Schachtprojektion.
[0052] Es ist ein weiterer Vorteil, dass die Motoranziehungskräfte zum Teil durch das durch
das Kabinengewicht F
K hervorgerufenen Drehmoment kompensiert werden und dass durch die berührungsfreie
Führung über den Luftspalt keine Reibungsverluste wie bei konventionellen Anordnungen
entstehen.
[0053] Vorteilhaft ist auch, dass durch den Einsatz von mindestens zwei beweglichen Teilen
21 eine Redundanz beim Antrieb gegeben ist.
[0054] Die einzelnen Elemente und Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen können beliebig
miteinander kombiniert werden.
1. Aufzugsanlage (1) mit einer Aufzugskabine (24) und einem Linearantriebssystem mit
einem stationären Teil (20), dessen Längsachse (L
y) entlang einer Schachtwand (26) der Aufzugsanlage (1) senkrecht angeordnet ist, und
mit einem bewegbaren Teil, das sich bei Ansteuerung des Linearantriebssystems entlang
des stationären Teils (20) bewegt, und wobei
die Aufzugskabine (24) in einer Rucksack-Konfiguration angeordnet und durch das Linearantriebssystem
entlang des stationären Teil (20) bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das stationäre Teil (20) mindestens zwei geneigte Interaktionsflächen (a1, a2) aufweist,
die sich parallel zu der Längsachse (Ly) erstrecken und die in Ebenen liegen, welche
einen Winkel (W) zwischen 0° und 180° einschliessen und deren Flächennormalen zu der
Aufzugskabine (24) hin gerichtet sind,
- das bewegbare Teil mindestens zwei Einheiten (21) umfasst, die gemeinsam auf einer
Rückseite (27) der Aufzugskabine (24) so angeordnet und mit der Aufzugskabine (24)
formschlüssig verbunden sind, dass bei der Ansteuerung jede der beiden Einheiten (21)
eine Bewegung entlang einer der Interaktionsflächen (a1, a2) hervorruft, um so die
Aufzugskabine (24) zu bewegen.
2. Aufzugsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Teil (20) im Querschnitt senkrecht zur Längsachse (Ly) polygonförmig ist und die Flächennormalen der beiden Interaktionsflächen (a1, a2)
voneinander weg oder zueinander hin geneigt sind.
3. Aufzugsanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen einer ersten der beiden Interaktionsflächen (a1) und einer ersten der
beiden Einheiten (21) eine erste Anziehungskraft (FN) gibt, die im Wesentlichen parallel zu der Flächennormale dieser Interaktionsfläche
(a1) verläuft und dass es zwischen der zweiten der beiden Interaktionsflächen (a2)
und der zweiten der beiden Einheiten (21) eine zweite Anziehungskraft (FN) gibt, die im Wesentlichen parallel zu der Flächennormale dieser Interaktionsfläche
(a2) verläuft.
4. Aufzugsanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Anziehungskraft (FN) mindestens teilweise einander entgegen wirken und sich daher die effektiv zwischen
jeder der Einheiten (21) und der zugehörigen Interaktionsfläche (a1, a2) wirkenden
Haltekräfte (FH) reduzieren.
5. Aufzugsanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigte Anordnung der Interaktionsflächen (a1, a2) Drehmomente (Dx, Dy, Dz) kompensiert, die sich aus der durch die Rucksack-Konfiguration resultierenden exzentrischen
Aufhängung der Aufzugskabine (24) ergeben.
6. Aufzugsanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einheiten (21) auf der gleichen Höhe, aber voneinander beabstandet auf
der Rückseite (27) der Aufzugskabine (24) angeordnet sind, um so eine Verdrehstabilisierung
der Aufzugskabine (24) um eine Achse (Dy) zu bewirken, die parallel zu der Längsachse (Ly) verläuft.
7. Aufzugsanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die geneigte Anordnung der Interaktionsflächen (a1, a2) und durch die entsprechenden
Anziehungskräfte der der jeweiligen Interaktionsfläche (a1, a2) gegenüberliegenden
Einheit (21) sowohl eine Verdrehstabilisierung der Aufzugskabine (24) um eine Achse
(Dx) bewirkt wird, die senkrecht zu der Längsachse (Ly) und senkrecht zu der Rückseite der Aufzugskabine (24) verläuft, als auch eine Verdrehstabilisierung
der Aufzugskabine (24) um eine Achse (Dz) bewirkt wird, die senkrecht zu der Längsachse (Ly) und parallel zu der Rückseite der Aufzugskabine (24) verläuft.
8. Aufzugsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Teil (20) durch die geneigte Anordnung der Interaktionsflächen (a1,
a2) als räumliches Führungselement für eine vertikale Bewegung der Aufzugskabine (24)
entlang der Schachtwand (26) dient.
9. Aufzugsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheiten (21) über einen Luftspalt vom stationären Teil (20) separiert sind
und die vertikale Bewegung der Aufzugskabine (24) entlang der Schachtwand (26) berührungslos
führen.
10. Aufzugsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsschuh (22) die vertikale Bewegung der Aufzugskabine (24) auf einer Führungsschiene
führt.
11. Aufzugsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem oberen Bereich der Aufzugskabine (24) eine Notführung (29) vorgesehen ist,
die mindestens teilweise um oder hinter den stationären Teil (20) greift, um ein Wegkippen
der Aufzugskabine (24) zu verhindern, falls das Linearantriebssystem ausfallen sollte,
oder die vom Linearantriebssystem hervorgerufenen Anziehungskräfte nachlassen sollten.
12. Aufzugsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Bereich des stationären Teils (20) eine Ablage (a3) aufweist, die zum
Anbringen von Schachtbauteilen wie ein Positionsgeber, und/oder ein Bremspartner einer
Haltebremse und/oder ein formschlüssiger Halteriegel verwendet werden kann.
13. Aufzugsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Linearantriebssystem mindestens einen Permanentmagneten oder mindestens eine
Schichtstruktur mit mindestens einer Spule aufweist.
1. Lift installation (1) with a lift cage (24) and a linear drive system with a stationary
part (20), the longitudinal axis (L
y) of which is arranged vertically along a shaft wall (26) of the lift installation
(1), and with a movable part which moves along the stationary part (20) when the linear
drive system is controlled in drive, and wherein the lift cage (24) is arranged in
a rucksack configuration and is movable by the linear drive system along the stationary
part (20),
characterised in that
- the stationary part (20) has at least two inclined interaction surfaces (a1, a2)
which extend parallel to the longitudinal axis (Ly) and which lie in a plane, which includes an angle (W) between 0° and 180° and the
surface normals of which are oriented towards the lift cage (24), and
- the movable part comprises at least two units (21) which are so arranged in common
on a rear side (27) of the lift cage (24) and mechanically positively connected with
the lift cage (24) that when drive control is carried out each of the two units (21)
produces a movement along one of the interaction surfaces (a1, a2) in order to thereby
move the lift cage (24).
2. Lift installation (1) according to claim 1, characterised in that the stationary part (20) is polygonal in cross-section perpendicular to the longitudinal
axis (Ly) and the surface normals of the two interaction surfaces (a1, a2) are inclined away
from or towards one another.
3. Lift installation (1) according to claim 1 or 2, characterised in that between a first one (a1) of the two interaction surfaces and a first one of the two
units (21) there is a first traction force (FN) substantially parallel to the surface normal of this interaction surface (a1) and
that between the second one (a2) of the two interaction surfaces and the second one
of the two units (21) there is a second attraction force (FN) substantially parallel to the surface normal of this interaction surface (a2).
4. Lift installation (1) according to claim 3, characterised in that the first and the second attraction force (FN) act at least partly opposite one another and the effective holding forces (FH) acting between each of the units (21) and the associated interaction surface (a1,
a2) therefore reduce.
5. Lift installation (1) according to claim 1 or 2, characterised in that the inclined arrangement of the interaction surfaces (a1, a2) compensate for torques
(Dx, Dy Dz) resulting from the eccentric suspension of the lift cage (24) due to the rucksack
configuration.
6. Lift installation (1) according to claim 1 or 2, characterised in that the two units (21) are arranged at the same height, but at a spacing from one another,
on the rear side (27) of the lift cage (24) so as to produce a rotational stabilisation
of the lift cage (24) about an axis (Dy) extending parallel to the longitudinal axis (Ly).
7. Lift installation (1) according to claim 1 or 2, characterised in that due to the inclined arrangement of the interaction surfaces (a1, a2) and the corresponding
attraction forces of the unit (21) opposite the respective interaction surface (a1,
a2) there is produced not only a rotational stabilisation of the lift cage (24) about
an axis (Dx) extending perpendicularly to the longitudinal axis (Ly) and perpendicularly to the rear side of the lift cage (24), but also a rotational
stabilisation of the lift cage (24) about an axis (Dz) extending perpendicularly to the longitudinal axis (Ly) and parallel to the rear side of the lift cage (24).
8. Lift installation (1) according to one of the preceding claims, characterised in that due to the inclined arrangement of the interaction surfaces (a1, a2) the stationary
part (20) serves as a three-dimensional guide element for a vertical movement of the
lift cage (24) along the shaft wall (26).
9. Lift installation (1) according to one of the preceding claims, characterised in that the units (21) are separated from the stationary part (20) by way of an air gap and
contactlessly guide the vertical movement of the lift cage (24) along the shaft wall
(26).
10. Lift installation (1) according to one of the preceding claims, characterised in that a guide shoe (22) guides the vertical movement of the lift cage (24) on a guide rail.
11. Lift installation (1) according to one of the preceding claims, characterised in that provided in an upper region of the lift cage (24) is an emergency guide (29) which
engages at least partly around or behind the stationary part (20) in order to prevent
tipping away of the lift cage (24) in case the linear drive system should fail or
the attraction forces produced by the linear drive system should drop away.
12. Lift installation (1) according to one of the preceding claims, characterised in that an upper region of the stationary part (20) has a rest (a3) which can be used for
mounting shaft components such as a position transmitter and/or a brake partner of
a holding brake and/or a mechanically positively acting holding lock.
13. Lift installation (1) according to one of the preceding claims, characterised in that the linear drive system comprises at least one permanent magnet or at least one layer
structure with at least one coil.
1. Installation d'ascenseur (1) avec une cabine d'ascenseur (24) et un système d'entraînement
linéaire avec un élément stationnaire (20) dont l'axe longitudinal (L
y) est disposé à la verticale le long d'une paroi de gaine (26) de l'installation d'ascenseur
(1), et avec un élément mobile qui se déplace, lors de la commande du système d'entraînement
linéaire, le long de l'élément stationnaire (20), et étant précisé que la cabine (24)
est disposée dans une configuration du type sac à dos et est mobile grâce au système
d'entraînement linéaire le long de l'élément stationnaire (20),
caractérisée en ce que
- l'élément stationnaire (20) comporte au moins deux surfaces d'interaction inclinées
(al, a2) qui s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal (Ly), qui sont situées dans des plans définissant un angle (W) situé entre 0° et 180',
et dont les normales de surface sont dirigées vers la cabine d'ascenseur (24),
- l'élément mobile comprend au moins deux unités (21) qui sont disposées conjointement
sur un côté arrière (27) de la cabine (24) et reliées par complémentarité de forme
à celle-ci de telle sorte que lors de la commande, chacune des deux unités (21) provoque
un déplacement le long de l'une des surfaces d'interaction (a1, a2) pour déplacer
ainsi la cabine (24).
2. Installation d'ascenseur (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément stationnaire (20) est polygonal, vu en coupe perpendiculairement à l'axe
longitudinal (Ly), et les normales des deux surfaces d'interaction (a1, a2) sont inclinées à l'opposé
l'une de l'autre ou l'une vers l'autre.
3. Installation d'ascenseur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'il y a entre la première des deux surfaces d'interaction (a1) et la première des deux
unités (21) une première force d'attraction (FN) qui est globalement parallèle à la normale de cette surface d'interaction (a1),
et en ce qu'il y a entre la seconde des deux surfaces d'interaction (a2) et la seconde des deux
unités (21) une seconde force d'attraction (FN) qui est globalement parallèle à la normale de cette surface d'interaction (a2).
4. Installation d'ascenseur (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que les première et seconde forces d'attraction (FN) agissent au moins en partie à l'opposé l'une de l'autre et les forces de retenue
(FH) qui agissent effectivement entre chacune des unités (21) et la surface d'interaction
associée (a1, a2) diminuent par conséquent.
5. Installation d'ascenseur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la disposition inclinée des surfaces d'interaction (a1, a2) compense des couples
(Dx, Dy, Dz) qui résultent de la suspension excentrique de la cabine (24) résultant elle-même
de la configuration du type sac à dos.
6. Installation d'ascenseur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les deux unités (21) sont disposées sur le côté arrière (27) de la cabine (24) à
la même hauteur, mais en étant espacées l'une de l'autre, pour provoquer ainsi une
stabilisation de rotation de la cabine (24) autour d'un axe (Dy) qui est parallèle à l'axe longitudinal (Ly).
7. Installation d'ascenseur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la disposition inclinée des surfaces d'interaction (a1, a2) et les forces d'attraction
correspondantes de l'unité (21) située en face de la surface d'interaction (a1, a2)
correspondante provoquent à la fois une stabilisation de rotation de la cabine (24)
autour d'un axe (Dx) qui est perpendiculaire à l'axe longitudinal (Ly) et perpendiculaire au côté arrière de la cabine (24), et une stabilisation de rotation
de la cabine (24) autour d'un axe (Dz) qui est perpendiculaire à l'axe longitudinal (Ly) et parallèle au côté arrière de la cabine (24).
8. Installation d'ascenseur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément stationnaire (20), grâce à la disposition inclinée des surfaces d'interaction
(a1, a2), sert d'élément de guidage spatial pour un déplacement vertical de la cabine
(24) le long de la paroi de gaine (26).
9. Installation d'ascenseur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les unités (21) sont séparées de l'élément stationnaire (20) par un intervalle et
guident le déplacement vertical de la cabine (24) le long de la paroi de gaine (26)
sans contact.
10. Installation d'ascenseur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un coulisseau (22) guide le déplacement vertical de la cabine (24) sur un rail de
guidage.
11. Installation d'ascenseur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il est prévu dans une zone supérieure de la cabine (24) un guide de secours (29) qui,
au moins en partie, enveloppe l'élément stationnaire (20) ou vient en contact derrière
celui-ci pour empêcher un basculement de la cabine (24) en cas de panne du système
d'entraînement linéaire ou de diminution des forces d'attraction provoquées par celui-ci.
12. Installation d'ascenseur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une zone supérieure de l'élément stationnaire (20) présente un appui (a3) qui peut
être utilisé pour le montage de composants de gaine tels qu'un capteur de position
et/ou un partenaire de freinage d'un frein d'arrêt et/ou un verrou d'arrêt par complémentarité
de forme.
13. Installation d'ascenseur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système d'entraînement linéaire comporte au moins un aimant permanent ou au moins
une structure en couches avec au moins une bobine.