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Im Betrieb von Aufzugsanlagen ist die Messung von Lasten eine häufig auftretende Problemstellung, die zur Lösung wichtiger Teilfunktionen in der Aufzugsanlage dient. Viele Aufzüge besitzen aus Sicherheitsgründen eine Lastmessung zur Feststellung der Überschreitung einer zulässigen Höchstlast. So wird in vielen Aufzugsanlagen das Überschreiten einer zulässigen Personenzahl optisch oder akustisch angezeigt. Zusätzlich ergibt sich häufig der Wunsch, durch eine bequeme, aber genaue Anzeigemöglichkeit die exakte Last anzugeben, die sich zu einem gegebenen Zeitpunkt in einem Aufzugsfahrkorb befindet. So kann es beispielsweise zur Steuerung der Motorleistung, aber auch zur Bereitstellung eines ausgeklügelten Sicherheitskonzeptes erwünscht sein, die genaue Last oder die genaue Personenzahl in einem Aufzugsfahrkorb zu einem gegebenen Zeitpunkt festzustellen. Hierfür ist eine Messung der sich in einem Aufzugsfahrkorb befindlichen Last zwingend erforderlich.
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Zur Messung von Lasten in Aufzugsanlagen gibt es im Stand der Technik verschiedene Verfahren, welche auf unterschiedlichen technischen Prinzipien beruhen. Ein Verfahren besteht darin, einen Messsensor zur Messung der Spannung eines Tragseiles zu nutzen, die auf einen an dem Tragseil befindlichen Metallstreifen übertragen wird. Ein Beispiel für dieses Messverfahren gibt die
US4833927A . Ein weiteres Verfahren beruht auf der Messung des Gewichtes, welches auf abstützenden Teilen einer Vorrichtung wie beispielsweise dem Maschinengerüst einer Aufzugsanlage lastet. Hierzu werden beispielsweise Wägezellen unterhalb der Stützfüße des Maschinengerüstes installiert, so dass die Last, welche in dem Aufzugsfahrkorb lastet, über das Tragseil des Aufzugs und über das Maschinengerüst auf die Wägezellen übertragen wird. Ein Bespiel für dieses Messverfahren gibt die
US3323606A . Ein weiteres Verfahren beruht auf der Messung des Gewichtes, welches der Aufzugsfahrkorb auf einen umgebenden Rahmen ausübt, indem Wägezellen unter dem Aufzugsfahrkorb zwischen dem Aufzugsfahrkorb und dem umgebenden Rahmen angeordnet werden, so dass das Gewicht des Aufzugsfahrkorbs mit der darin befindlichen Last direkt gemessen wird. Ein Beispiel für dieses Verfahren gibt das Dokument
US4330836A .
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Die genannten Verfahren besitzen eine Reihe von Nachteilen, die von der jeweils angewandten Messmethode abhängen. Bei den preiswerten Systemen kommt es beispielsweise zu Problemen bezüglich der Kalibrierung, weil die Sensoren eine Temperaturdrift erfahren. Weiterhin ist die Genauigkeit häufig nicht hoch genug, da die Sensorauflösung nicht ausreichend ist oder es aufgrund einer Federhysterese zu Verfälschungen kommt. Aufwendigere Systeme mit Wägezellen sind Hochpräzisionsteile und damit sehr teuer. Außerdem benötigen diese Systeme zusätzlichen Bauraum.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zur Lastmessung zur Verfügung zu stellen, die sowohl zuverlässig als auch kostengünstig ist und ohne umfangreiche Änderungen der Grundkonstruktion bei Aufzugsanlagen eingesetzt werden kann.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Messung von Achslasten in einer Aufzugsanlage umfassend ein Achslager mit einem Achsrahmen und einer Achse, wobei benachbart zur Achse ein Sensorkörper mit dem Achsrahmen verbunden ist, der sich bei Belastung der Achse elastisch verformt.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Form des Sensorkörpers an die Achse angepasst und der Sensorkörper steht in direktem Kontakt zur Achse. Dies hat den Vorteil, dass die Montage besonders einfach ist, da wenige Teile zu montieren sind.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung ist der Sensorkörper über ein Adapterstück mit der Achse verbunden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung an verschiedene Achsdurchmesser angepasst werden und ist somit sehr variabel einsetzbar.
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In einer weitergebildeten Variante weist der Sensorkörper mindestens einen Dehnungsmessstreifen auf, dessen elektrischer Widerstand sich bei der elastischen Verformung ändert. Dehnungsmessstreifen sind etablierte Messsensoren zur Messung der Verformung eines Körpers.
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Im Speziellen kann der Sensorkörper mehrere Dehnungsmessstreifen aufweisen, die zu einer Vollbrücke (Wheatstonesche Messbrücke) verschaltet sind. Diese Verschaltung hat den Vorteil, dass thermisch bedingte Verformungen des Sensorkörpers kompensiert werden können. Der Sensor liefert daher nur das Signal infolge der durch die Belastungsänderung bedingt hervorgerufen Verformungen. Bei einer weitergebildeten Variante weist der Achsrahmen eine erste Ausnehmung auf, in der die Achse aufgenommen ist, und eine zweite Ausnehmung aufweist, in der der Sensorkörper aufgenommen ist. Insbesondere ist der Sensorkörper gegenüber der Achse in Richtung einer Hauptlastrichtung versetzt. Dies hat den Vorteil, dass die vollständige Last und nicht nur eine Komponente über den Sensorkörper auf den Achsrahmen übertragen wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Aufzugsanlage umfassend eine Kabine und ein über ein Tragseil mit der Kabine verbundenes Gegengewicht, wobei das Tragseil über mindestens eine Seilrolle mit einer Achse geführt ist, wobei die Seilrolle mit einer vorbeschriebenen Vorrichtung versehen ist. Dies hat die gleichen Vorteile wie im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben.
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Bei einer weitergebildeten Variante weist die Aufzuganlage eine Steuerung auf, die mit dem Sensorkörper in Signalverbindung steht. Somit können die Lastsignale beim Betrieb der Aufzugsanlage berücksichtigt werden. Beispielsweise kann ein Betrieb bei Kabinenüberlast verhindert werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
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1 zeigt einen Querschnitt der Lastmessvorrichtung
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1a zeigt eine Detaildarstellung eines Sensorkörpers
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1b zeigt die Verschaltung zu einer Vollbrücke
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2 zeigt den Achsrahmen ohne Lastmessvorrichtung
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3a, 3b zeigen verschiedene Seilrollenumschlingungen
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4 zeigt schematisch mehrere Aufzuganlagen mit einer erfindungsgemäßen
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Lastmessvorrichtung
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Messung von Achslasten in einer Aufzugsanlage. Die Vorrichtung umfasst ein Achslager 3 mit einem Achsrahmen 5. Im Achslager 3 verläuft die Achse 9. Die Achse 9 erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene. Benachbart zur Achse ist ein Sensorkörper 7 mit dem Achsrahmen 5 verbunden. Zwischen der Achse 9 und dem Sensorkörper 7 ist ein Adapterstück 11 angeordnet. Über das Adapterstück 11 ist der Sensorkörper 7 mit der Achse 9 verbunden. Sobald die Achse 9 mit einer Kraft belastet wird, deren Richtung eine Komponente auf den Sensorkörper 7 hin aufweist, wirkt über das Adapterstück 11 eine Kraft auf den Sensorkörper 7, die zu einer elastischen Verformung des Sensorkörpers 7 führt. Das Adapterstück 11 weist auf der, der Achse 9 zugewandten Seite, einen Verlauf auf, der an den Radius der Achse 9 angepasst ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Form des Adapterstückes 11 an die Form des Sensorkörpers 7 angepasst. Vorliegend weisen der Sensorkörper 7 und das Adapterstück 11 jeweils einander zugewandte Planflächen auf. Statt der Verwendung von Planflächen sind auch andere Konturen (z.B. gleiche Radien) möglich.
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Der Sensorkörper 7 umfasst einen Dehnungsmessstreifen 13, dessen elektrischer Widerstand sich bei der elastischen Verformung des Sensorkörpers 7 ändert. Das hierdurch entstehende Signal kann an eine Aufzugsteuerung weitergegeben und dort verarbeitet werden. Der Dehnungsmessstreifen 13 ist in einer Vertiefung 21 des Sensorkörpers 7 angeordnet. Von der Vertiefung 21 aus erstreckt sich ein Kanal 23 zum Rand des Sensorkörpers 7. Entlang des Kanals 23 können Messkabel (nicht dargestellt) zum Dehnungsmesstreifen 13 geführt werden.
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Die Anordnung des Sensorkörpers 7 in Bezug auf die Achse 9 ist an die Richtung der aufzunehmenden Last angepasst. An jeder Achse einer Aufzuganlage gibt es eine Hauptlastrichtung 19, entlang der die Kräfte bei gewöhnlicher Verwendung wirken. Vorliegend ist der Sensorkörper gegenüber der Achse in Richtung der Hauptlastrichtung 19 versetzt. Somit wird die gesamte Last über den Sensorkörper 7 auf den Achsrahmen 5 übertragen.
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Der Achsrahmen 5 weist eine erste Ausnehmung 15 auf, in der die Achse 9 aufgenommen ist. Die erste Ausnehmung 15 bildet somit das Achslager 3. Benachbart zur ersten Ausnehmung 15 weist der Achsrahmen 5 eine zweite Ausnehmung 17 auf, in der der Sensorkörper 7 aufgenommen ist.
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1a zeigt eine detaillierte Darstellung eines Sensorkörper 7 mit vier Dehnungsmessstreifen 13a, 13b, 13c, 13d. Die Dehnungssmessstreifen 13a und 13b sind auf der gleichen Seite des Sensorkörpers angeordnet und um 90° gegeneinander verdreht. Entsprechend sind die Dehnungsmessstreifen 13c und 13d beide auf der gegenüberliegenden Seite des Sensorkörpers 7 angeordnet. Die Dehnungsmessstreifen 13c und 13d sind ebenfalls um 90° gegeneinander verdreht. Dagegen verlaufen die Dehnungsmessstreifen 13a und 13c sowie 13b und 13d jeweils parallel zueinander. Zur einfachen Montage sind die Dehnungsmessstreifen 13a und 13b zusammen in Trägerkörper 14 integriert. Entsprechend sind auch Dehnungsmessstreifen 13c und 13d zusammen in einen Trägerkörper integriert.
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3b zeigt die Verschaltung der Dehnungsmessstreifen in Form einer Vollbrücke (Wheatstonesche Messbrücke), bei der eine Eingangsspannung U
E anliegt. Der Widerstand eines Dehnungsmessstreifens
13a,
13b,
13c,
13d kann sich nun sowohl durch thermische als durch mechanische Verformung ändern, wobei die Widerstandsänderung der folgenden Relation folgt:
∆R / R = k(εthermisch + εmechanisch) mit der Proportionalitätskonstante k. Da die thermische Verformung bei allen vier Dehnungsmessstreifen identisch ist, ergibt bei Auswertung des Schaltbildes
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Der Anteil der thermischen Verformung entfällt und die Ausgangsspannung ist proportional zur Stärke der mechanischen Verformung.
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2 zeigt den Achsrahmen 5 mit der ersten Ausnehmung 15 zur Aufnahme der Achse 9 und der zweiten Ausnehmung 17 zur Aufnahme des Sensorkörpers 7. Mittig ist eine dritte Ausnehmung 12 zur Aufnahme des Adapterstückes 11 vorgesehen. Dabei bilden die erste Ausnehmung 15, die zweite Ausnehmung 9 und die dritte Ausnehmung 12 eine gemeinschaftliche Öffnung im Achsrahmen 5.
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Die 3a und 3b zeigen zwei verschiedene Seilrollenumschlingungen, die bei Aufzugsanlagen üblich sind. In beiden Fällen ist eine Seilrolle 25 gezeigt, die ein Tragseil 27 führt. Benachbart zur Achse 9 ist ein Sensorkörper 7 angeordnet. Auf die Darstellung des Achsrahmens, der mit dem Sensorkörper 7 verbunden ist, wurde zur besseren Übersichtlichkeit verzichtet.
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3a zeigt eine sogenannte 90° Umschlingung, bei der das Tragseil 27 durch die Seilrolle 25 um 90° umgelenkt wird. Es ergibt sich zwangsläufig eine Hauptlastrichtung 19, unter einem Winkel von jeweils 45° zu den beiden Tragseilrichtungen.
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3b zeigt eine 180° Umschlingung, bei der das Tragseil 27 durch die Seilrolle 25 um 180° umgelenkt wird. Es ergibt sich eine Hauptlastrichtung 19, die parallel zum Tragseil 27 verläuft.
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4 zeigt verschiedene Grundtypen auf Aufzugsaufhängungen. In allen drei Fällen ist eine Kabine 29 über eine Tragseil 27 mit einem Gegengewicht 31 verbunden. Das Tragseil 27 wird dabei über eine oder mehrere Seilrollen 25 geführt. Es ist eine 1:1, eine 2:1 und eine 4:1 Aufhängung dargestellt. Prinzipiell kann an allen Seilrollen 25 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung von Achslasten angeordnet sein. Um jedoch auf die Kabinenlast rückschließen zu können, wird die Vorrichtung vorteilhaft an solchen Rollen angebracht, die jeweils der Kabine am nächsten liegen. Die entsprechenden Rollen sind in 4 schraffiert dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4833927 A [0002]
- US 3323606 A [0002]
- US 4330836 A [0002]
