[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Fördern von Personen in Aufzugskabinen und im
Besonderen auf ein Verfahren und ein System zur Kompensation von Schwingungen in Aufzugskabinen
gemäss der Definition der Patentansprüche.
[0002] Systeme zum Fördern von Personen bestehen oft aus einer Aufzugskabine, die über Führungsschuhe
entlang von Führungsschienen geführt wird. Bei dieser Art der Führung treten Schwingungen
auf, die ihre Ursache in der Form und Befestigung der Führungsschienen bzw. in Druckschwankungen
bei der Luftumströmung der Aufzugskabine haben. Solche, auf die Aufzugskabine übertragene
Schwingungen werden gerade bei hohen Fördergeschwindigkeiten von den Fahrgästen als
unangenehm empfunden. Auch können Resonanzen auftreten, wenn die Schwingungsfrequenz
bei Annäherung an die Eigenfrequenz der Aufzugskabine grosse Werte annimmt.
[0003] Aus der Schrift US 5 811 743 ist eine Regeleinrichtung für Aufzugskabinen bekannt,
bei der Schwingungen über Sensoren permanent aufgenommen werden und daraufhin in einer
Feedback-Regelung durch geeignete Mittel kompensiert werden. Eine solche Kompensation
von Schwingungen erfolgt entweder durch Bewegung der Aufzugskabine bezüglich der Führungsschuhe
oder sie erfolgt durch Bewegung einer Kompensationsmasse bezüglich der Aufzugskabine.
In letzterer Ausführungsform ist die Ankopplung der Aufzugskabine an die Führungsschuhe
nicht starr, sondern elastisch, so dass während der Fahrt der Aufzugskabine Schwingungen
verzögert von den Führungsschuhen auf die Aufzugskabine übertragen werden und die
Regeleinrichtung ausreichend Zeit zum Bewegen der Kompensationsmasse hat. Hierbei
erfolgt eine Absenkung von Schwingungen, es erfolgt jedoch keine vollständige Eliminierung
derselben.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine hocheffektive Kompensation von
Schwingungen in Systemen zum Fördern von Personen zu erzielen, derart dass die Schwingungen
von den Fahrgästen nicht bemerkt werden. Insbesondere sollen niederfrequente Schwingungen,
sogenannte Störschwingungen, die von den Fahrgästen als besonders störend empfunden
werden, kompensiert werden. Die Erfindung soll mit gängigen Techniken und Verfahren
der Lasten- und Personenförderindustrie kompatibel sein. Auch sollen bestehende Personenfördersysteme
mit der Erfindung auf einfache Art und Weise nachrüstbar sein.
[0005] Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäss der Definition der Patentansprüche
gelöst.
[0006] Die Erfindung basiert auf einer Abkehr von der im Stand der Technik realisierten
Kompensation von Schwingungen an Aufzugskabinen. Der Grundgedanke der Erfindung besteht
darin, Schwingungen und insbesondere Störschwingungen, so früh wie möglich zu detektieren,
um sie so optimal zu kompensieren. Dies erfolgt durch ein mehrfaches Erfassen vom
zeitlichen Verlauf von Schwingungen. Zum einen werden Schwingungen dort erfasst, wo
sie als störend empfunden werden, d.h. an der Aufzugskabine und zum anderen werden
sie dort erfasst, wo sie erzeugt werden, d.h. an einer Störquelle.
[0007] So wird der zeitliche Verlauf von störenden Beschleunigungswerten der Aufzugskabine
durch mindestens einen Beschleunigungssensor an der Aufzugskabine erfasst und es wird
der zeitliche Verlauf von störenden Beschleunigungs- bzw. Druckwerten durch einen
mindestens einen weiteren Beschleunigungs- bzw. Drucksensor an der Störquelle erfasst.
Störende Beschleunigungswerte werden bspw. durch Abweichungen von der Lot- bzw. Ideallinie
eines Führungsschuhes entlang von Führungsschienen verursacht. Störende Druckwerte
sind bspw. Druckschwankungen bei der Luftumströmung der Aufzugskabine. Vorteilhafterweise
ist der Beschleunigungssensor an einem Führungsschuh bzw. der Drucksensor an der Aufzugskabine
angebracht.
[0008] Die Beschleunigungswerte der Aufzugskabine werden als Istwerte und die Beschleunigungs-
bzw. Druckwerte an der Störquelle werden als Störgrössen an den Eingang einer Regeleinrichtung
gelegt. Somit stehen am Eingang der Regeleinrichtung der zeitliche Verlauf von Störgrössen
und der zeitliche Verlauf von Istwerten, d.h. der Auswirkung der Störung auf die Aufzugskabine
zur Verfügung. Der zeitliche Verlauf von Istwerten beziehungsweise von Störgrössen
wird als Zeitfunktion in vorzugsweise regelmässigen Zeitabschnitten erfasst. Im Rahmen
dieser Erfassungsgenauigkeit werden der Zeitpunkt vom Auftreten einer Störkraft und
deren zeitliche Entwicklung, sowohl an der Störquelle als auch an der Aufzugskabine
erfasst.
[0009] Der Zusammenhang zwischen diesen Zeitfunktionen wird durch eine Übertragungsfunktion
beschrieben. Störgrössen und Istwerte werden in der Regeleinrichtung gemäss der Übertragungsfunktion
ausgewertet. Die Übertragungsfunktion basiert auf mechanischen Parametern des Personenfördersystems
wie dem Leergewicht der Aufzugskabine, der Härte von Federungs-/ Dämpfungselementen,
der aktuellen Position und dem Gewicht einer Kompensationsmasse, der aktuellen Förderlast,
der aktuellen Lastverteilung in der Aufzugskabine, usw.. Wenigstens einer dieser mechanischen
Parameter ist bekannt bzw. wird in vorzugsweise regelmässigen Zeitabschnitten aktualisiert
ermittelt und ist somit aktualisiert bekannt. Bestimmte mechanische Parameter wie
das Leergewicht der Aufzugskabine, das Gewicht der Kompensationsmasse, die Härte von
Federungs-/ Dämpfungselementen lassen sich einmalig vor Inbetriebnahme des Personenfördersystems
ermitteln. Andere mechanische Parameter wie die Position der Kompensationsmasse, die
Förderlast sowie die Lastverteilung in der Aufzugskabine lassen sich aktualisiert
ermitteln.
[0010] In der Regeleinrichtung werden Störgrössen zu einer Feedforward-Regelung und Istwerte
zu einer Feedback-Regelung verwendet. Die Übertragungsfunktion erlaubt somit ein gezieltes
Aufschalten von mindestens einer Kompensationsmasse unter Berücksichtigung der bekannten
bzw. aktualisiert bekannten mechanischen Parametern des Personenfördersystems. Unter
gezieltem Aufschalten der Kompensationsmasse wird ein Antreiben der linear bzw. rotatorisch
bewegten, an der Aufzugskabine angebrachten Kompensationsmasse verstanden, mit dem
Ziel, der aufgetretenen Störkraft eine derartige Kompensationskraft entgegenzusetzen,
dass die Störkraft weitgehend neutralisiert wird. Die Störkraft wird durch eine Kompensationskraft
von umgekehrtem Vorzeichen und vorzugsweise gleichem Betrag neutralisiert. Die Kompensationskraft
muss nicht zwingend betragsgleich zur Störkraft sein, sie sollte allerdings mindestens
so gross sein, dass die durch unkompensierte Störkraftanteile erregten Schwingungen
von den Fahrgästen nicht wahrgenommen werden. An der Aufzugskabine wird der sich zeitlich
entwickelnden Störkraft eine sich zeitlich entwickelnde Kompensationskraft entgegengesetzt.
Die Kompensationsmasse wird über mindestens einen Antrieb bewegt. Der Antrieb wird
von der Regeleinrichtung über Stellgrössen angesteuert.
[0011] Neben der beschriebenen Störgrössenkompensation wird eine Feedback-Regelung der Beschleunigung
der Aufzugskabine durchgeführt. In der Regeleinrichtung ist für diesen Zweck eine
Reglerfunktion vorgesehen. Sie erhält als Beschleunigungs-Sollwert den Wert 0, denn
die Beschleunigung an der Aufzugskabine soll für optimalen Fahrkomfort möglichst niedrig
sein. Der Istwert für diese Feedback-Regelung ist ein durch mindestens einen Sensor
erfasster Beschleunigungs-Messwert. Die Stellgrösse der Reglerfunktion bildet zusammen
mit der die Störung kompensierenden Kompensationskraft die Stellgrösse der Regeleinrichtung.
Im Rahmen der frei wählbaren Erfassungsgenauigkeit der Störgrössen und Istwerte erfolgt
das Aufschalten der Kompensationsmasse sehr rasch, vorteilhafterweise in Echtzeit,
es tritt keine für den Fahrgast spürbare Zeitverzögerung bei der Schwingungskompensation
auf, die Eliminierung der Schwingungen erfolgt vollständig.
[0012] Zur Unterstützung dieses Verfahrens werden gezielt niederfrequente Schwingungen von
1 bis 100 Hz, bevorzugt von 2 bis 20 Hz durch die Regeleinrichtung isoliert. Über
gezielt niederfrequente Stellgrössen wird die Kompensationsmasse entsprechend niederfrequent
angetrieben und Störschwingungen gezielt eliminiert.
[0013] Im Folgenden wird das Verfahren und System zur Kompensation von Schwingungen in Aufzugskabinen
anhand von Figuren in beispielhaften Varianten und Ausführungsformen im Detail erläutert.
- Figur 1
- zeigt einen Wirkungsplan einer ersten Variante mit einem Beschleunigungssensor an
einem Führungsschuh,
- Figur 2
- zeigt einen Wirkungsplan einer zweiten Variante mit einem Drucksensor an der Aufzugskabine,
- Figur 3
- zeigt einen Wirkungsplan einer dritten Variante mit einem Beschleunigungssensor an
einem Führungsschuh und einem Drucksensor an der Aufzugskabine,
- Figur 4
- zeigt einen Wirkungsplan einer vierten Variante mit einem Speicher zum Speichern eines
Streckenprofiles,
- Figur 5
- zeigt eine Blockdarstellung der Übertragungsfunktion der Regeleinrichtung,
- Figur 6
- zeigt einen Teil einer ersten Ausführungsform eines Systems mit Aufzugskabine, Führungsschiene,
Sensoren und Regeleinrichtung,
- Figur 7
- zeigt einen Teil einer zweiten Ausführungsform eines Systems mit Aufzugskabine, Führungsschiene,
Sensoren und Regeleinrichtung, und
- Figur 8
- zeigt einen Teil einer dritten Ausführungsform eines Systems mit Aufzugskabine, Führungsschiene,
Sensoren und Regeleinrichtung.
[0014] Das Verfahren zur Kompensation von Schwingungen in Aufzugskabinen ist in beispielhaften
Varianten anhand schematischen Wirkungsplänen gemäss den Figuren 1 bis 4 gezeigt.
Das System zur Kompensation von Schwingungen in Aufzugskabinen ist in beispielhaften
Ausführungsbeispielen gemäss den Figuren 6 bis 8 gezeigt. Dabei wird eine Aufzugskabine
5 mittels Führungsschuhen 6 entlang von Führungsschienen 7 geführt. Die Aufzugskabine
5 ist bspw. über Federungs- / Dämpfungselemente 11 und über einen Fangrahmen 12 mit
den Führungsschuhen 6 verbunden. Die Führungsschuhe 6 rollen bspw. über Führungsrollen
6' auf den Führungsschienen 7. In den Ausführungsformen gemäss Figur 6 und 8 sind
die Federungs- / Dämpfungselemente 11 am Boden der Aufzugskabine 5 angebracht, in
der Ausführungsform gemäss Figur 7 sind die Federungs- / Dämpfungselemente 11 am Dach
der Aufzugskabine 5 angebracht.
[0015] Durch diese Führung 5 mittels Führungsschuhen 6 treten besonders bei hohen Führungsgeschwindigkeiten
Schwingungen in der Aufzugskabine 5 auf. Hervorgerufen werden solche Schwingungen
durch Störquellen 8. Solche Störquellen 8 sind bspw. unebene Übergänge von Führungsschienen
sowie Krümmungen in Führungsschienen 7, wodurch Erschütterungen, Flieh- und Trägheitskräfte
in der Aufzugskabine 5 erzeugt werden. Störquellen 8 werden bspw. über die Führungsschiene
7 auf die Führungsschuhe 6 und von dort in die Aufzugskabine 5 übertragen. Andere
Störquellen 8 rühren von Druckschwankungen bei der Luftumströmung der Aufzugskabine
5 her und werden in die Aufzugskabine 5 übertragen.
[0016] Störquellen 8 werden mittels mindestens eines ersten Sensors 1, 1' als Störgrössen
Z aufgenommen. In vorteilhaften Ausführungsformen gemäss den Figuren 6 bis 8 ist ein
solcher erster Sensor 1 als Beschleunigungssensor 1 an einem Führungsschuh 6 angebracht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform gemäss den Figuren 6 und 8 ist ein
solcher erster Sensor 1' als Drucksensor 1' an der Aufzugskabine 5, bspw. seitlich
an der Aufzugskabine 5 angebracht. Störende Schwingungen werden somit als Störgrössen
Z möglichst nah dort erfasst, wo sie auftreten, d.h. an der Störquelle 8.
[0017] Beschleunigungswerte der Aufzugskabinen werden als Istwerte X von mindestens einem
zweiten Sensor 2 aufgenommen. In den vorteilhaften Ausführungsformen gemäss den Figuren
6 bis 8 ist ein solcher zweiter Sensor 2 als Beschleunigungssensor 2 an der Aufzugskabine
5, bspw. am Boden bzw. auf dem Dach der Aufzugskabine 5 angebracht. Die Auswirkungen
von störenden Schwingungen werden somit als Istwerte X möglichst nah dort erfasst,
wo sie als störend empfunden werden, d.h. an der Aufzugskabine 5, bevorzugt nahe der
störende Schwingungen auf die Aufzugskabine 5 übertragenden Federungs- / Dämpfungselementen
11.
[0018] Der zeitliche Verlauf von Istwerten X respektive von Störgrössen Z wird als Zeitfunktion
in vorzugsweise regelmässigen Zeitabschnitten erfasst. Im Rahmen dieser Erfassungsgenauigkeit
werden der Zeitpunkt vom Auftreten einer Störkraft und deren zeitliche Entwicklung,
sowohl an der Störquelle als auch an der Aufzugskabine 5 erfasst. Der Fachmann kann
bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung vielfältige Variationen bei der Erfassung
und Anordnung von mindestens einem zweiten Sensor 2 vornehmen. Bspw. sind in der Ausführungsform
gemäss Figur 7 zwei Beschleunigungssensoren 2 angebracht. Ein erster Beschleunigungssensor
2 ist auf dem Dach der Aufzugskabine 5 nahe der Federungs- / Dämpfungselemente 11
montiert, einer zweiter Beschleunigungssensor 2 ist am Boden der Aufzugskabine 5 in
einer Entfernung von den Federungs- / Dämpfungselementen 11 montiert. Dies erlaubt
eine räumlich differenzierte Erfassung der Ausbreitung und Kompensation von störender
Schwingungen von Federungs- / Dämpfungselementen 11 in der Aufzugskabine 5 mittels
zwei Beschleunigungssensoren 2.
[0019] Die Erfassungsgenauigkeit der Sensoren 1, 1', 2 entspricht gängigen Industriestandard,
bspw. werden von Sensoren 1, 1', 2 bspw. 200 Messungen, bevorzugt 20 Messungen pro
Sekunde erfasst. Als Sensoren 1, 1', 2 lassen sich alle bekannten Sensortypen mechanischer,
optischer und elektrischer Bauart verwenden. Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen
sind nicht zwingend, der Fachmann kann bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung andere
Plazierungen von Sensoren 1, 1', 2 in Personenfördersystemen vornehmen. Bspw. lässt
sich ein Drucksensor 1' auch am Boden bzw. auf dem Dach der Aufzugskabine 5 montieren.
Auch lassen langsamer bzw. schneller messende Sensoren 1, 1', 2 verwenden.
[0020] Die Istwerte X und Störgrössen Z werden an den Eingang einer Regeleinrichtung 3 gelegt.
Eine solche Regeleinrichtung 3 ist in einem beispielhaften Blockdiagramm gemäss Figur
5 gezeigt. Die Regeleinrichtung 3 operiert mit einer Übertragungsfunktion. Die Übertragungsfunktion
beinhaltet Abbildungsvorschriften, die es erlauben, in eindeutiger Weise jeder Eingangsgrösse
der Regeleinrichtung 3 eine Ausgangsgrösse zuzuordnen. Die Übertragungsfunktion stellt
somit einen Zusammenhang her, zwischen dem zeitlichen Verlauf der Istwerte X und Störgrössen
Z, den Eingangsgrössen am Eingang der Regeleinrichtung 3 und dem zeitlichen Verlauf
von Stellgrössen Y, den Ausgangsgrössen am Ausgang der Regeleinrichtung 3. Vorteilhafterweise
gliedert sich die Übertragungsfunktion in eine zeitabhängige Reglerfunktion G
R(t) und in eine zeitabhängige Störübertragungsfunktion G
Z(t). Am Eingang der Reglerfunktion G
R(t) liegen die sich zeitlich ändernden Istwerte X an sowie ein vorgegebener Beschleunigungs-Sollwert
0 für die Beschleunigung der Aufzugskabine mit dem Wert 0. Am Eingang der Störübertragungsfunktion
G
Z(t) liegen die sich zeitlich ändernden Störgrössen Z an. Die Ausgänge der Reglerfunktion
G
R(t) und der Störübertragungsfunktion G
Z(t) werden subtrahiert und bilden damit die sich zeitlich ändernde ausgehende Stellgrösse
Y.
[0021] Die Übertragungsfunktion lässt sich prinzipiell auf zwei Arten ermitteln, einmal,
indem möglichst alle mechanischen Parameter des Personenfördersystems, die ja grundsätzlich
bekannt sind, so genau wie möglich erfasst und in Relation zueinander gestellt werden,
und zum anderen, indem zumindestens die wichtigsten der mechanischen Parameter des
Personenfördersystems mit hinreichender Genauigkeit mittels eines Modellbildungsverfahrens
geschätzt werden. Für die Modellbildung werden die gemessenen Störgrössen Z und die
gemessenen Istwerte X verwendet. Die mechanischen Parameter des Personenfördersystems
sind das Leergewicht der Aufzugskabine 5, die aktuelle Position und das Gewicht der
mindestens einen Kompensationsmasse 4, die Härte der Federungs-/ Dämpfungselemente
11 die aktuelle Förderlast, die aktuellen Lastverteilung in der Aufzugskabine 5, usw..
Bestimmte mechanische Parameter wie das Leergewicht der Aufzugskabine, das Gewicht
der Kompensationsmasse 4, die Härte der Federungs-/ Dämpfungselementen 11 lassen sich
einmalig vor Inbetriebnahme des Personenfördersystems ermitteln. Andere mechanische
Parameter wie die Position der Kompensationsmasse, die Förderlast sowie die Lastverteilung
in der Aufzugskabine werden aktualisiert ermittelt.
[0022] Aus rein praktischen Gründen wird meistens die zweite Ermittlungsart verwendet. Der
Aufwand zur Ermittlung der Übertragungsfunktion ist bei Verwendung von einem adaptiv
ausgestaltbaren Modellbildungsverfahren meistens geringer. Bspw. sind dem Konstrukteur
und dem Monteur natürlich Federungs- / Dämpfungskennlinien bekannt, die bei einem
bestimmten Gewicht der Aufzugskabine 5 aus einer bestimmten Härte der Federungs-/
Dämpfungselemente 11 resultiert. Jedoch ist oft das Gewicht der Aufzugskabine 5 nicht
genau bekannt. Dies trifft insbesondere bei der Montage des Personenfördersystems
zu, wo die Aufzugskabine bspw. oft noch nicht vollständig ausgestattet, bspw. innen
nicht ausgekleidet ist, und ihr Leergewicht somit nur mit hinreichender Genauigkeit
von bspw. 10% bekannt ist. Für die Durchführung des Modellbildungsverfahrens muss
zumindestens einer der mechanischen Parameter mit hinreichender Genauigkeit bekannt
sein bzw. wird in vorzugsweise regelmässigen Zeitabschnitten aktualisiert ermittelt
und muss somit mit hinreichender Genauigkeit aktualisiert bekannt sein. Hinreichende
Genauigkeit heisst, dass die Genauigkeit der Parametererfassung ausreicht, um das
Modellbildungsverfahren erfolgreich durchzuführen. Erfolgreich ist das das Modellbildungsverfahren
dann, wenn zwischen den Eingangs- und Ausgangsgrössen der Regeleinrichtung 3 ein Zusammenhang
herstellbar ist, um die Wirkung eingehender Istwerte X und Störgrössen Z gezielt durch
ausgehende Stellgrössen Y zu kompensieren. Dabei ist der mechanische Parameter die
Basis der Übertragungsfunktion. In Abhängigkeit der Ein- und Ausgangsgrössen der Regeleinrichtung
3 wird ein Modell der Übertragungsstrecke erstellt, welches das tatsächliche Verhalten
nachbildet. In Funktion der eingehenden Istwerte X und Störgrössen Z liefert das Modell
der Übertragungsstrecke dann ausgehende Stellgrössen Y. Der Zusammenhang der Ein-
und Ausgangsgrössen der Regeleinrichtung 3 wird adaptiv optimiert, d.h. die Übertragungsfunktion,
welche ja diesen Zusammenhang herstellt, wird in Testläufen derart angepasst, dass
die Wirkung der eingehenden Störgrössen Z gezielt durch ausgehende Stellgrössen Y
kompensiert wird. Bei der gezielten Kompensation von Störkräften wird der aufgetretenen
Störkraft eine betragsgleiche Kompensationskraft entgegengesetzt. Bekannte Modellbildungsverfahren
die solche Ein- und Ausgangsgrössen adaptiv optimieren sind die Methode der kleinsten
Quadrate, die lineare Regression, usw.. Der Fachmann hat bei Kenntnis der vorliegenden
Erfindung vielfältige Möglichkeiten der Realisierung einer solchen Regeleinrichtung
3.
[0023] In der Regeleinrichtung 3 werden Istwerte X über die Reglerfunktion G
R(t) zu einer Feedback-Regelung verwendet und Störgrössen Z werden über die Störübertragungsfunktion
G
Z(t) zu einer Feedforward-Regelung verwendet. Die Übertragungsfunktion erlaubt ein
gezieltes Aufschalten von mindestens einer Kompensationsmasse 4 unter Berücksichtigung
der bekannten bzw. aktualisiert bekannten mechanischen Parameter des Personenfördersystems.
Unter gezieltem Aufschalten der Kompensationsmasse 4 wird ein Antreiben der an der
Aufzugskabine 5 angebrachten Kompensationsmasse 4 verstanden, mit dem Ziel, der aufgetretenen
Störkraft eine betragsgleiche Kompensationskraft entgegenzusetzen und die Störkraft
zu neutralisieren.
[0024] Die Regeleinrichtung 3 gibt Stellgrössen Y an mindestens einen Antrieb 4' von mindestens
einer zu bewegenden Kompensationsmasse 4 aus. Bspw. handelt es sich beim Antrieb 4'
um einen Servoantrieb, der eine über bekannte Führungsmittel geführte Kompensationsmasse
4 kontrolliert bezüglich der Aufzugskabine 5 positioniert. Vorteilhafterweise beträgt
die Kompensationsmasse 4 bis 5%, bevorzugt 2% vom zugelassenen Gesamtgewicht der Aufzugskabine
5. Vorteilhafterweise wird die Kompensationsmasse 4 linear bzw. rotatorisch über eine
Distanz von +/- 10 cm, bevorzugt +/- 5cm bewegt. Der Antrieb 4' wird von der Regeleinrichtung
3 über die Stellgrössen Y angesteuert. Die Kompensationsmasse 4 kann periodisch bzw.
aperiodisch mit Frequenzen von bspw. 1 bis 30 Hz vor- und zurückgefahren werden. An
der Aufzugskabine 5 wird somit der sich zeitlich entwickelnden Störkraft eine sich
zeitlich mit gleichem Betrag entwickelnde Kompensationskraft entgegengesetzt. Vorteilhafterweise
wird der Feedback-Regler, dessen Stellglied der Antrieb 4' der Kompensationsmasse
4 ist, mit einem Beschleunigungs-Sollwert 0 betrieben. In der beispielhaften Ausführungsform
gemäss Figur 6 ist der Antrieb 4' und die Kompensationsmasse 4 auf dem Dach der Aufzugskabine
5 angeordnet. in den beiden beispielhaften Ausführungsformen gemäss Figur 7 und 8
ist der Antrieb 4' und die Kompensationsmasse 4 unterhalb vom Boden der Aufzugskabine
5 angebracht. Die Art und Weise des Antriebs die Dimensionierung der zu bewegenden
Kompensationsmasse 4 sowie die Anordnung von Antrieb 4' und Kompensationsmasse 4 bezüglich
der Aufzugskabine 5 kann der Fachmann bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung in einem
weiten Rahmen frei gestalten. In der beispielhaften Ausführungsform gemäss Figur 8
sind Antrieb 4' und Kompensationsmasse 4 nahe der Federungs- / Dämpfungselementen
11 angeordnet, um so über die Federungs-/ Dämpfungselementen 11 auf die Aufzugskabine
5 übertragende Störkräfte möglichst frühzeitig, d.h. vor einem sich Weiterverpflanzen
von störenden Schwingungen in das Innere der Aufzugskabine 5, zu den Fahrgästen hin,
zu kompensieren.
[0025] In der Variante gemäss Figur 4 nimmt der mindestens eine erste Sensor 1 ein Streckenprofil
der Aufzugskabine 5 entlang der Führungsschiene 7 auf. Dieses Streckenprofil ist charakteristisch
für das System bestehend aus Aufzugskabine, Führungsschuhen und Führungsschiene. Dieses
Streckenprofil wird in einem Speicher 10 abgespeichert. Der Speicher 10 ist von handelsüblicher
Bauart, bspw. handelt es sich um einen elektronischen, magnetischen beziehungsweise
magnetooptischen Speicher von Daten. Das gespeicherte Streckenprofil wird vorteilhafterweise
einmalig in einem Eichverfahren vor Inbetriebnahme des Personenfördersystems ermittelt.
Unter der Annahme, dass das Streckenprofil zeitlich invariant ist, und bei Kenntnis
der aktuellen Position der Aufzugskabine 5 auf der Förderstrecke, ist dann eine permanente
Montage eines Beschleunigungssensor 1 an einem Führungsschuh 6 nicht notwendig. Eine
Positionserfassung ist bei Aufzugskabinen üblich und erfolgt bspw. mit einer örtlichen
Auflösung von 0,1 mm. Störgrössen Z liegen somit als gespeichertes Streckenprofil
am Eingang der Regeleinrichtung 3 an und werden mit den Istwerten X in der Regeleinrichtung
3 gemäss der Übertragungsfunktion ausgewertet. Bei Revisionen kann das Streckenprofil
überprüft und gegebenenfalls aktualisiert werden. Auch bildet das Streckenprofil ein
Protokoll über den Zustand des Systems bestehend aus Aufzugskabine, Führungsschuhen
und Führungsschiene.
[0026] Die Regeleinrichtung 3 kann über einen Mehrfacheingang Störgrössen Z von mehreren
Beschleunigungssensoren 1 an mehreren Führungsschuhen und/oder von mehr als einem
Drucksensor 1' an der Aufzugskabine 5 erfassen. Auch kann die Regeleinrichtung 3 Istwerte
X von mehr als einem Beschleunigungssensor 2 an der Aufzugskabine 5 erfassen. Schliesslich
kann die Regeleinrichtung 3 Stellgrössen Y an mehrere Ausgänge an mehr als einen Antrieb
4' legen. Eine solche MIMO (multiple input multiple output)-Regeleinrichtung ist bspw.
als nichtlinearer Regler, als neuronales Netz, als Fuzzy-Regler, als Neuro-Fuzzy-Regler,
usw. ausgelegt. Bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung hat der Fachmann vielfältige
Möglichkeiten zur Auslegung der Regeleinrichtung.
[0027] In einer vorteilhaften Ausführungsform werden niederfrequente Schwingungen, sogenannte
Störschwingungen mit Frequenzen von 1 bis 100 Hz, bevorzugt von 2 bis 20 Hz, in der
Regeleinrichtung 3 bspw. mittels eines Hochpassfilters mit einer Grenzfrequenz von
1 bis 3 Hz isoliert. Solche niederfrequenten Schwingungen werden von üblichen Federungs-
/ Dämpfungselementen 11 unzureichend eliminiert. Störschwingungen werden jedoch von
den Fahrgästen als besonders unangenehmen empfunden. Über gezielte Ansteuerung wird
die Kompensationsmasse mit Frequenzen der Störschwingungen angetrieben und die Störschwingungen
gezielt eliminiert.
1. Verfahren zur Kompensation von Schwingungen in einer Aufzugskabine (5), unter Verwendung
von mindestens einem Sensor (1, 2), welcher Sensor (1, 2) Schwingungen der Aufzugskabine
(5) erfasst, einer Regeleinrichtung, welche die erfassten Schwingungen auswertet und
mindestens einen Antrieb (4') zum Bewegen von mindestens einer Kompensationsmasse
(4) an der Aufzugskabine (5) zur Kompensation der erfassten Schwingungen, ansteuert,
dadurch gekennzeichnet,
dass über mindestens einen ersten Sensor (1, 1') Schwingungen an einer Störquelle (8)
und über mindestens einen zweiten Sensor (2) Schwingungen am Auswirkungsort an der
Aufzugskabine (5) erfasst werden.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom ersten Sensor (1, 1') erfasste Schwingungen als Störgrössen (Z) an einen Eingang
der Reglereinrichtung (3) gelegt werden und dass vom zweiten Sensor (2) erfasste Schwingungen
als Istwerte (X) an einen Eingang der Reglereinrichtung (3) gelegt werden.
3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom ersten Sensor (1, 1') erfasste Schwingungen in einem Speicher (10) als Streckenprofil
gespeichert werden und dass das Streckenprofil als Störgrössen (Z) an einen Eingang
der Reglereinrichtung (3) gelegt wird und dass vom zweiten Sensor (2) erfasste Schwingungen
als Istwerte (X) an einen Eingang der Reglereinrichtung (3) gelegt werden.
4. Verfahren gemäss Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (3) Istwerte (X) zu einer Feedback-Regelung verwendet, dass
die Regeleinrichtung (3) Störgrössen (Z) zu einer Feedforward-Regelung verwendet und
dass an einem Ausgang der Regeleinrichtung (3) Stellgrössen (Y) ausgegeben werden.
5. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (4') zum Bewegen der Kompensationsmasse (4) über Stellgrössen (Y) der
Regeleinrichtung (3) angesteuert und mit einem Sollwert Null betrieben wird.
6. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Schwingungen mit Frequenzen von 1 bis 100 Hz, bevorzugt von 2 bis 20 Hz in der Regeleinrichtung
(3) isoliert werden und dass die Kompensationsmasse'(4) mit Frequenzen der Schwingungen
angetrieben wird und die Schwingungen gezielt eliminiert werden.
7. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusammenhang zwischen vom ersten Sensor (1, 1') erfassten Schwingungen und vom
zweiten Sensor (2) erfassten Schwingungen über eine Übertragungsfunktion der Regeleinrichtung
(3) hergestellt wird.
8. System zur Kompensation von Schwingungen in einer Aufzugskabine (5), bestehend aus:
mindestens einem Sensor (1, 2), welcher Sensor (1, 2) Schwingungen der Aufzugskabine
(5) erfasst, einer Regeleinrichtung (3), welche die erfassten Schwingungen auswertet
und mindestens einen Antrieb (4') zum Bewegen von mindestens einer Kompensationsmasse
(4) an der Aufzugskabine (5) zur Kompensation der erfassten Schwingungen ansteuert,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Sensor (1, 1') Schwingungen an einer Störquelle (8) und mindestens
ein zweiter Sensor (2) Schwingungen am Auswirkungsort an der Aufzugskabine (5) erfassen.
9. System gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (3) Schwingungen mit Frequenzen von 1 bis 100 Hz, bevorzugt
von 2 bis 20 Hz isoliert und dass die Regeleinrichtung (3) die Kompensationsmasse
(4) mit Frequenzen der Schwingungen aufschaltet und die Schwingungen gezielt eliminiert.
10. System gemäss Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (1, 1') ein Beschleunigungssensor (1) an einem Führungsschuh (6)
ist bzw. ein Drucksensor (1') an der Aufzugskabine (5) ist und dass der zweite Sensor
(2) ein Beschleunigungssensor (2) an der Aufzugskabine (5) ist.