DE102014003921A1 - elevator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen gegengewichtsloser Aufzug (1) mit einem Aufzugschacht (3), der zumindest eine sich entlang einer Bewegungsrichtung (12) erstreckende Schachtwand (4) aufweist, mit einem Fahrkorb (2) und mit einem ein antreibendes Bauteil umfassenden Antrieb zur Bewegung des Fahrkorbs (4) innerhalb des Aufzugschachts (3) entlang der Bewegungsrichtung (12), wobei der Antrieb erste Mittel und zweite Mittel aufweist, die in direktem mechanischen Kontakt sind, wobei die ersten Mittel an dem Fahrkorb (2), insbesondere an der Seitenwand, und die zweiten Mittel an der Schachtwand (4) angebunden sind und wobei aus Platzgründen auf mehrere rotatorische Antriebe mit hoher Drehzahl vorzugsweise zwischen 4500 min–1 und 6000 min–1, mit Getriebe und mit Ritzel zurückgegriffen wird.The invention relates to a counterweightless elevator (1) with an elevator shaft (3) which has at least one shaft wall (4) extending along a direction of movement (12), with a car (2) and with a drive comprising a driving component for moving the vehicle Car (4) within the hoistway (3) along the direction of movement (12), the drive comprising first means and second means in direct mechanical contact, the first means being on the car (2), in particular on the side wall, and the second means are connected to the shaft wall (4) and wherein, for reasons of space, a plurality of rotary drives are used at high speed, preferably between 4500 min-1 and 6000 min-1, with gear and pinion.
Description
Die Erfindung betrifft einen Aufzug mit einem Aufzugschacht, der zumindest eine sich entlang einer Bewegungsrichtung erstreckende Schachtwand aufweist, mit einem Fahrkorb und mit einem Antrieb zur Bewegung des Fahrkorbs innerhalb des Aufzugschachts entlang der Bewegungsrichtung.The invention relates to an elevator with an elevator shaft, which has at least one shaft wall extending along a direction of movement, with a car and with a drive for moving the car within the elevator shaft along the direction of movement.
Für den Transport von Gütern oder Personen zu verschiedenen Stockwerken eines Gebäudes werden üblicherweise Aufzüge verwendet. Aufzüge umfassen üblicherweise einen Fahrkorb sowie einen Aufzugschacht, innerhalb dessen der Fahrkorb angeordnet ist. An den Deckenbereich des Fahrkorbs ist hierbei ein Seil angebunden, welches über eine Seilrolle umgelenkt wird, die an der Decke des Aufzugsschachts angebunden ist. An dem verbleibenden Ende des Seils ist ein ebenfalls im Aufzugschacht positioniertes Gegengewicht angebunden. Das Gewicht des Gegengewichts ist üblicherweise das Gewicht des Fahrkorbs zuzüglich dessen halben Nutzlast. Bei Betrieb des Aufzugs wird die Seilrolle mittels eines Elektromotors angetrieben, wobei der Fahrkorb angehoben und das Gegengewicht innerhalb des Aufzugsschachts abgesenkt wird. Bei einem Betrieb der Seilrolle in entgegengesetzte Richtung wird der Fahrkorb abgesenkt und das Gegengewicht angehoben. Aufgrund der Dimensionierung des Gegengewichts ist stets lediglich maximal die Hälfte der Nutzlast mittels des Elektromotors anzuheben.Elevators are commonly used to transport goods or people to different floors of a building. Lifts typically include a car and a hoistway within which the car is located. At the ceiling area of the car in this case a rope is connected, which is deflected by a pulley, which is connected to the ceiling of the elevator shaft. At the remaining end of the rope, a likewise positioned in the elevator shaft counterweight is connected. The weight of the counterweight is usually the weight of the car plus its half payload. During operation of the elevator, the pulley is driven by means of an electric motor, wherein the car is raised and the counterweight is lowered within the elevator shaft. In an operation of the pulley in the opposite direction of the car is lowered and raised the counterweight. Due to the dimensions of the counterweight is always only a maximum of half of the payload to raise by means of the electric motor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Antriebssystem für einen Aufzug ohne Gegengewicht zu entwickeln, welches alle Vorteile des Aufzugs mit Gegengewicht bietet, aber den Platzbedarf des Aufzugsystems deutlich verringert. Das Antriebssystem muss dabei im Aufzugschacht platziert sein, d. h. es muss in einen sehr schmalen Bauraum passen. Zudem soll das Antriebssystem einfach, wartungsarm, leise und kosteneffizient sein.The invention has for its object to develop a drive system for a lift without counterweight, which offers all the advantages of the elevator with counterweight, but significantly reduces the space requirement of the elevator system. The drive system must be placed in the hoistway, d. H. It has to fit in a very small space. In addition, the drive system should be simple, low-maintenance, quiet and cost-efficient.
Hinsichtlich des Aufzugs wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Aufteilung der notwendigen Antriebsleistung aus Platzgründen auf mehrere, besonders bevorzugt 12, rotatorische Servoantriebe mit hoher Drehzahl zwischen 4500 1/min und 6000 1/min und mit Getriebe gelöst.With regard to the elevator, the object is achieved by dividing the necessary drive power for reasons of space on several, more preferably 12, rotary servo drives with high speed between 4500 1 / min and 6000 1 / min and with gearbox.
Dabei ist die Antriebsleistung für die bestromten Antriebswicklungen entweder
- • an der Schachtwand verteilt, wobei die notwendige Antriebsleistung für jeden über die Schachtlänge verteilten Abschnitte bereitzustellen ist
- • an der Kabinenwand konzentriert und über Stromabnehmer oder Kabelschlepp bereitgestellt.
- • Distributed on the shaft wall, providing the necessary drive power for each section distributed over the length of the shaft
- • concentrated on the cabin wall and provided via pantograph or cable tow.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung – angetriebenen Transportrollen – erfolgt die mechanische Leistungsübertragung von Schachtwand an Kabinenwand über Zahnstange/Ritzel. Die Zahnstange hat dabei die Länge eines Abschnitts und ist an der Kabinenwand befestigt. Für jeden dieser Abschnitte, die über die Schachtlänge verteilt sind, sind mehrere Servoantriebe mit Getriebe und Ritzel bereitzustellen. Die jeweils im Eingriff befindlichen Servoantriebe arbeiten nach dem Master/Slave-Prinzip wegen der Momenten- bzw. Kraftverteilung. Entweder ist der Ritzel-Durchmesser beschränkt, damit ist die Zahnteilung klein und die Anforderung an die Zahnpaarung groß. Da Spiel und Toleranzen der Kabinenführung groß sind, ist eine geeignete Aufhängung der Zahnstange an der Kabinenwand notwendig. Oder man nützt die Breite der Kabinenrückwand bzw. Kabinenseitenwand um an der Schachtrückwand bzw. Schachtseitenwand ein Ritzel mit großem Durchmesser anzubringen, das von den mehreren verketteten Servoantrieben, die an der Schachtseitenwand bzw. Schachtrückwand angebracht sind, über Zahnriemen oder Kette angetrieben wird. Der jeweils in Eingriff kommende Master-Servoantrieb muss auf die Lage der Zahnstangenzähne orientiert sein (mit Hilfe einer Lageregelung). Wegen der begrenzten verfügbaren Bauhöhe, der Spalt zwischen Kabinenwand und Schachtwand ist klein, können die Aufhängungs- bzw. Befestigungs-Konstruktionen in die Breite bzw. Höhe ausweichen.In a first embodiment of the invention - driven transport rollers - the mechanical power transmission from shaft wall to cabin wall via rack / pinion takes place. The rack has the length of a section and is attached to the cabin wall. For each of these sections, which are distributed over the shaft length, several servo drives with gear and pinion are to be provided. The servo drives in each case operate according to the master / slave principle because of the torque or force distribution. Either the pinion diameter is limited, so that the tooth pitch is small and the requirement for the tooth pairing large. Since play and tolerances of the cabin guide are large, a suitable suspension of the rack on the cabin wall is necessary. Or one uses the width of the cabin rear wall or cabin side wall to attach to the shaft rear wall or shaft side wall, a large-diameter pinion, which is driven by the plurality of concatenated servo drives, which are mounted on the shaft side wall or shaft rear wall via timing belt or chain. The respective engaged master servo drive must be oriented to the position of the rack teeth (with the aid of a position control). Because of the limited available height, the gap between cabin wall and shaft wall is small, the suspension or mounting structures can dodge in width or height.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung – Staffellauf – erfolgt die mechanische Leistungsübertragung von Schachtwand an Kabinenwand mit abschnittsweise aufgereihten Linearachsen, die an der Schachtwand angebracht sind und mit ihrem Greifer die Kabine greifen und nach dem Prinzip „Positionieren auf ein bewegtes Ziel”, mit Hilfe einer Lageregelung, die Kabine an die nächste Linearachse weitergeben. Die Linearachsen haben aus Platzgründen eine mit einem Zahnriemen angetriebenen Tisch und mehrere zahnradverkettete Servoantriebe mit Getriebe und Ritzel, die wegen der Momentenverteilung nach dem Master/Slave-Prinzip arbeiten. Wegen der begrenzt verfügbaren Bauhöhe, der Spalt zwischen Kabinenwand und Schachtwand ist klein, kann die Greifer-Konstruktion in die Breite ausweichen. Als Greifer-Konstruktion sind z. B. gabel- oder stiftförmige Greifer mit Hin- und Her-Bewegung oder gabelförmige Greifer mit Zu- und Aufklapp-Bewegung oder mit Zu- und Aufmach-Bewegung usw. einsetzbar.In a second embodiment of the invention - relay race - takes place the mechanical power transmission from shaft wall to cabin wall with sections lined up linear axes, which are attached to the shaft wall and grab the car with its gripper and the principle of "positioning on a moving target", with the help of a Position control, pass the cabin to the next linear axis. For reasons of space, the linear axes have a table driven by a toothed belt and several gear-linked servo drives with gear and pinion, which work according to the master / slave principle because of the torque distribution. Because of the limited available height, the gap between cabin wall and shaft wall is small, the gripper construction can dodge in the width. As a gripper construction z. B. fork or pin-shaped gripper with reciprocating motion or fork-shaped gripper with closing and unfolding movement or with closing and opening movement, etc. can be used.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung – Zahnradbahn – erfolgt die mechanische Leistungsübertragung von Kabinenwand an Schachtwand über Zahnstange/Ritzel. Die Zahnstange hat die Länge des Schachts und ist an der Schachtwand befestigt. Es sind mehrere Servoantriebe mit Getriebe und Ritzel bereitzustellen, die an der Kabinenwand befestigt werden. Entweder ist der Ritzel-Durchmesser beschränkt, damit ist die Zahnteilung klein und die Anforderung an die Zahnpaarung groß. Da Spiel und Toleranzen der Kabinenführungen groß sind, ist eine geeignete Aufhängung der Servoantriebe an der Kabinenwand notwendig. Oder man nutzt die Breite der Kabinenseitenwand bzw. Kabinenrückwand um an der Kabinenseitenwand bzw. Kabinenrückwand ein Ritzel mit großem Durchmesser anzubringen, das von mehreren verketteten Servoantrieben, die an der Kabinenseitenwand bzw. Kabinenrückwand angebracht sind, über Zahnriemen oder Kette angetrieben wird. Wegen der begrenzten verfügbaren Bauhöhe können die Aufhängungs- bzw. Befestigungs-Konstruktionen in die Breite bzw. Höhe ausweichen. Die Servoantriebe arbeiten nach dem Master/Slave-Prinzip, wegen der Momenten- bzw. Kraftverteilung. Die Zahnstange ist in Längsstücke aufgeteilt. Die an den Stoßstellen evtl. auftretenden Ungenauigkeiten in der Zahnteilung können durch eine geeignete Lageorientierung, mit Hilfe einer Lageregelung, des Master-Servoantriebs berücksichtigt werden.In an alternative embodiment of the invention - rack railway - the mechanical power transmission from cabin wall to shaft wall via rack / pinion takes place. The rack has the length of the shaft and is attached to the shaft wall. There are several servo drives with gear and pinion to provide, at the Cabin wall to be attached. Either the pinion diameter is limited, so that the tooth pitch is small and the requirement for the tooth pairing large. Since play and tolerances of the cabin guides are large, a suitable suspension of the servo drives on the cabin wall is necessary. Or one uses the width of the cabin side wall or cabin rear wall to attach to the cabin side wall or cabin rear wall, a large-diameter pinion, which is driven by a plurality of concatenated servo drives, which are mounted on the cabin side wall or cabin rear wall, via toothed belt or chain. Because of the limited available height, the suspension or mounting structures can dodge in width or height. The servo drives work according to the master / slave principle, because of the torque or force distribution. The rack is divided into lengths. The inaccuracies in the tooth pitch possibly occurring at the joints can be taken into account by means of a suitable positional orientation, with the aid of a position control, of the master servo drive.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung – Klettern – erfolgt die mechanische Leistungsübertragung von Kabinenwand an Schachtwand über 2 Linearachsen, die an der Kabinenwand nebeneinander angebracht sind und mit ihrem jeweiligen Greifer abwechselnd die Sprossen einer Leiter, die an der Schachtwand über die Schachtlänge angebracht ist, greifen und nach dem Prinzip „Positionieren auf ein bewegtes Ziel”, mit Hilfe einer Lageregelung, die Kabine bewegen. Die 2 Linearachsen haben aus Platzgründen jeweils einen mit einem Zahnriemen angetriebenen Tisch und jeweils zahnrad- oder zahnriemenverkettete Servoantriebe mit Getriebe und Ritzel, die wegen der Momentverteilung nach dem Master/Slave-Prinzip arbeiten. Anstatt einer Leiter mit Sprossen sind auch waagrechte Leisten oder 2 senkrechte Leisten oder 2 senkrechte Lochreihen, die an der Schachtwand angebracht sind, einsetzbar. Wegen der begrenzt verfügbaren Bauhöhe können die Linearachsen bzw. die Greifer-Konstruktion in die Breite ausweichen. Als Greifer-Konstruktion sind z. B. gabel- oder stiftförmige Greifer mit Hin- und Her-Bewegung oder gabelförmige Greifer mit Zu- und Aufklapp-Bewegung oder mit Zu- und Aufmach-Bewegung, bei senkrechter Leiste, usw. einsetzbar. Ein Vorteil der Servolinearachsen ist die Möglichkeit der Anpassung an unterschiedliche Teilungen oder Positionen der Leitersprossen oder der waagrechten Leisten oder der 2 senkrechten Lochreihen an der Schachtwand.In a further embodiment of the invention - climbing - the mechanical power transmission from cabin wall to shaft wall via 2 linear axes, which are mounted on the cabin wall side by side and with their respective gripper alternately grab the rungs of a ladder, which is mounted on the shaft wall over the shaft length and, using the principle of "positioning on a moving target", with the help of a position control, move the cabin. For reasons of space, the 2 linear axes each have a table driven by a toothed belt and geared or toothed belt-linked servo drives with gears and pinions, which work according to the master / slave principle because of the torque distribution. Instead of a ladder with rungs also horizontal strips or 2 vertical strips or 2 vertical rows of holes, which are attached to the shaft wall, can be used. Because of the limited available height, the linear axes or the gripper construction can dodge into the width. As a gripper construction z. As fork-shaped or pin-shaped gripper with reciprocating motion or fork-shaped gripper with closing and unfolding movement or with closing and opening movement, in vertical bar, etc. can be used. An advantage of the servo axes is the possibility of adaptation to different pitches or positions of the ladder rungs or the horizontal ridges or the two vertical rows of holes on the shaft wall.
In allen beschriebenen Ausführungsformen können die Standard-Servomotoren als Option mit mechanischen Halte-Bremsen ausgerüstet werden. Dadurch wäre im Notfall ein völlig unabhängiges mechanisches Bremsen bei Ausfall von Antriebsfunktionen wie z. B. Netzausfall, Rückspeise-Wechselrichter defekt, Gleichspannungs-Zwischenkreis defekt, Motorgeber defekt, Reglerelektronik (Hardware und Software) defekt, usw. möglich.In all of the described embodiments, the standard servomotors may optionally be equipped with mechanical holding brakes. This would be in an emergency completely independent mechanical braking in case of failure of drive functions such. As power failure, regenerative power inverter defective, DC link defective, motor encoder defective, controller electronics (hardware and software) is defective, etc. possible.
Des Weiteren können die Servoantriebe mit gut steuerbaren Permanent-Magnet-Synchron-Motoren bei Ausfall des Motorgebers mit der zusätzlichen Funktion „Sensorloser Betrieb” den geregelten Betrieb mit nur wenigen Einschränkungen in der Bewegungsqualität aufrechterhalten.Furthermore, the servo drives with well controllable permanent magnet synchronous motors in case of failure of the motor encoder with the additional function "sensorless operation" can maintain the controlled operation with only a few restrictions in the motion quality.
Die Servoantriebe können ebenfalls optional als Kompakt-Antriebe, d. h. der Wechselrichter und der Antriebsregler sind direkt auf den Motor aufgesetzt, ausgeführt sein. Dabei kann die Verkettung der Kompakt-Antriebe wechselseitig zur Zahnradkette erfolgen.The servo drives can also be optionally available as compact drives, i. H. the inverter and the drive controller are mounted directly on the motor. The linking of the compact drives can be done alternately to the gear chain.
Eine weitere optionale Anwendung wäre der „Verspannantrieb” – d. h. die Verteilung der Leistung für jeweils 2 Motoren erfolgt mit nur 1 Wechselrichter und 1 Regler und 1 Motorgeber, dadurch kann der Aufwand deutlich reduziert werden.Another optional application would be the "tensioning drive" - d. H. The distribution of the power for each 2 motors is done with only 1 inverter and 1 controller and 1 motor encoder, thereby the effort can be significantly reduced.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine kostengünstige Redundanz durch eine Erweiterung um 1 Antrieb ggf. um mehrere Antriebe möglich.In a further advantageous embodiment of the invention, a cost-effective redundancy is possible by an extension of 1 drive possibly to multiple drives.
Als Platz für einen zentralen Rückspeise-Wechselrichter, optional mit großem Zwischenkreiskondensator für die Kurzzeit-Speicherung bei Netz-Unterbrechungen oder Rückspeise-Einschränkungen, und für die zentrale Steuerung (SPS) ist der Platz zwischen Kabinen- und Schachtdecke oder der Platz zwischen Unterbau Kabine und Schachtgrube verwendbar, wobei die Geräte entweder am Schacht oder an der Kabine angebracht sind.Space for a central regenerative power inverter, optionally with a large DC link capacitor for short-time storage in case of grid interruptions or feedback restrictions, and for the central control (PLC) is the space between the cabin and the shaft ceiling or the space between the sub-cabin and Shaft pit usable, the devices are mounted either on the shaft or on the cabin.
Bei der Ausführungsform – Klettern – mit 2 Linearachsen erfolgt die Rückbewegung des Tischs ohne die Last. Damit ist hier eine Bewegung mit hoher Dynamik möglich.In the embodiment - climbing - with 2 linear axes, the return movement of the table takes place without the load. This is a movement with high dynamics possible here.
Bei den Linearachsen ist als Option ein low-cost Absolut-Linearmesssystem einsetzbar, das evtl. auch als Redundanz zu den Motorgebern verwendet werden kann.For the linear axes, a low-cost absolute linear measuring system can be used as an option, which may also be used as redundancy to the motor encoders.
Die Information über die absolute Lage entlang der Schachtlänge kann beim „Klettern” durch die Verfolgung der Kletter-Hübe und bei der „Zahnradbahn” durch die Zählung der Zähne der Zahnstange, mit Hilfe eines Initiators an der Kabine mit Schnittstelle zur SPS, bestimmt werdenThe information about the absolute position along the length of the shaft can be determined during the "climbing" by tracking the climbing strokes and in the "rack railway" by counting the teeth of the rack, with the aid of an initiator on the cab with interface to the PLC
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways, without departing from the subject matter of the invention.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand einer Zeichnung näher dargestellt. Darin zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention are illustrated in more detail with reference to a drawing. Show:
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Aufzugelevator
- 22
- Fahrkorb/KabinenwandCar / cabin wall
- 33
- Aufzugschachtelevator shaft
- 44
- Schachtwandshaft wall
- 55
- Elektromotoren verkettetChained electric motors
- 66
- Führungguide
- 77
- Aufhängungsuspension
- 88th
- Zahnstangerack
- 99
- Zahnradgear
- 1010
- Zahnriementoothed belt
- 1111
- Zahnriemenradtoothed belt
- 1212
- Bewegungsrichtungmovement direction
- 1313
- Linearachsenlinear axes
- 1414
- Tischtable
- 1515
- Koppelelement LochplatteCoupling element perforated plate
- 1616
- Koppelelement GreiferstiftCoupling element gripper pin
- 1717
- Zeit für ÜbergabeTime for delivery
- 1818
- Weg für ÜbergabeWay for surrender
- 1919
-
Achse 1
Axis 1 - 2020
-
Achse 2
Axis 2 - 2121
- Position FahrkorbPosition car
- 2222
- Zahnräder verkettetCogs linked
- 2323
- Master-AntriebMaster drive
- 2424
- Slave-AntriebSlave drive
- 2525
- Platz für GreiferkonstruktionSpace for grab construction
- aa
- Beschleunigungacceleration
- vv
- Geschwindigkeitspeed
- ss
- Positionposition
- tt
- ZeitTime
Claims (8)
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---|---|
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ID=54053284
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Citations (3)
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-
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- 2014-03-19 DE DE102014003921.8A patent/DE102014003921A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |