DE102019201376A1

DE102019201376A1 - Aufzugsanlage

Info

Publication number: DE102019201376A1
Application number: DE102019201376.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kuczera; Artur KATKOW
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Elevator AG
Current assignee: TK Elevator Innovation and Operations GmbH
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2020-08-06
Also published as: EP3921265A1; CN113396120A; WO2020161033A1

Abstract

Aufzugsanlage (1), umfassend:zumindest eine Fahrspur (2VL, 2VR, 2H), welche in einer Richtung (z, y) ausgerichtet sind,zumindest einen Fahrkorb (5),Führungsschienen (22V, 22B, 22H) zum Führen des Fahrkorbs (5) entlang der Fahrspuren;einen Zahnstangenantrieb (8) mit- Zahnstangen (83), die entlang der Fahrspur installiert sind,- ein am Fahrkorb (5) angebrachtes Antriebsrad (82), welches mit den Zahnstangen interagieren kann, um eine Antriebskraft zur Fortbewegung auf den Fahrkorb (5) aufzubringen;- einen Motor zum Antreiben des Antriebsrades in einer ersten Antriebsrichtung (A1),wobei die Aufzugsanlage (1) insbesondere eingerichtet, dass der Fahrkorb (5) in zumindest einem Betriebszustand mit einer Fahrgeschwindigkeit von zumindest 8 m/s vertikal nach oben fährt,wobei eine Sicherheitseinrichtung (84; 88,86) vorgesehen ist, welche eingerichtet ist, eine Drehmomentbeaufschlagung des Antriebsrades (82) durch den Motor (81) in einer zweiten Antriebsrichtung (A2), welche entgegen der ersten Antriebsrichtung ausgerichtet ist, zu verhindern.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Aufzugsanlage.
Technischer Hintergrund
Die DE 10 2014 220 966 A1 offenbart eine Aufzugsanlage, in der mehrere Fahrkörben zyklischen in einem Umlaufbetrieb, ähnlich einem Paternoster, betrieben werden. Im Unterschied zum klassischen Paternoster wird jeder Fahrkorb unabhängig von den anderen Fahrkörben angetrieben und kann somit unabhängig von den anderen Fahrkörben an jeder beliebigen Haltestelle anhalten. Umsetzeinheiten sind vorgesehen, um die Fahrkörbe aus einer vertikalen Fahrspur umzusetzen in eine horizontale Fahrspur, um so schließlich die Fahrkörbe zwischen unterschiedlichen vertikalen Fahrspuren umzusetzen. Der Antrieb erfolgt anhand eines Linearmotors. Die deutsche Patentanmeldung 10 2019 200 665.5 beschreibt eine solche Aufzugsanlage, die alternativ mit einem Zahnstangenantrieb versehen ist.
Aus der US 1,001,735,9 B2 ist eine Aufzugsanlage mit Zahnstangenantrieb bekannt. Als Sicherheitsbremse ist ein hydraulischer Retarder vorgesehen, der über die Verzahnung des Zahnstangenantriebs eine den Fahrkorb verzögernde Bremskraft bereitstellt.
Bei Aufzugsanlage, die mit einer hohen Geschwindigkeit nach oben fahren, ist ein abruptes Abbremsen des Fahrkorbs während der Aufwärtsfahrt hochgefährlich. Eine Verzögerung des Fahrkorbs während einer Aufwärtsfahr um 1g führt zwangsläufig zum Verlust der Bodenhaftung der Passagiere. Eine Verzögerung des Fahrkorbs während einer Aufwärtsfahrt um 2g schleudert die Passagiere kopfüber auf die Kabinendecke zu mit einer Relativbeschleunigung von 1g. Dieser Zustand hätte auf die Passagiere in etwa denselben Effekt, als würden die Passagiere plötzlich mit den Füßen unter der Kabinendecke hängen und nun kopfüber auf den Boden fallen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sicherheit einer Aufzugsanlage mit Zahnstangenantrieb zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Aufzugsanlage nach dem Hautpanspruch; Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei Aufzugsanlagen mit einer Schachthöhe in erster, insbesondere vertikaler, Richtung von zumindest 100m, insbesondere zumindest 200m.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei Aufzugsanlagen mit einer maximalen Fahrkorbgeschwindigkeit des Fahrkorbs in erster, insbesondere vertikaler, Richtung von zumindest 8 m/s, insbesondere zumindest 9 m/s oder 10 m/s.
Die Aufzugsanlage umfasst eine Fahrspur, welche in einer Richtung ausgerichtet sind, zumindest einen Fahrkorb, Führungsschienen zum Führen des Fahrkorbs entlang der Fahrspuren sowie einen Zahnstangenantrieb. Der Zahnstangenantrieb umfasst: Zahnstangen, die entlang der Fahrspur installiert sind; ein am Fahrkorb angebrachtes Antriebsrad, welches mit den Zahnstangen interagieren kann, um eine Antriebskraft zur Fortbewegung auf den Fahrkorb aufzubringen; einen Motor zum Antreiben des Antriebsrades in einer ersten Antriebsrichtung, wobei die Aufzugsanlage insbesondere eingerichtet ist, dass der Fahrkorb in zumindest einem Betriebszustand mit einer Fahrgeschwindigkeit von zumindest 8 m/s vertikal nach oben fährt.
Es ist eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen, welche eine Drehmomentbeaufschlagung des Antriebsrades durch den Motor in einer zweiten Antriebsrichtung, welche entgegen der ersten Antriebsrichtung ausgerichtet ist, verhindert. Die Sicherheitseinrichtung unterbindet folglich den eingangs angesprochen Gefahrenzustand, der beim Abbremsen des Fahrkorbs während der Aufwärtsfahrt eintreten kann.
In einer Ausgestaltung ist eine Mehrzahl an Fahrspuren vorgesehen, welche in mehreren Richtungen ausgerichtet sind; zumindest eine Umsetzeinheit ist zum Überführen des Fahrkorbs von einer der Fahrspuren auf eine andere der Fahrspuren vorgesehen.
In einer Ausgestaltung sind entlang einer Fahrspur eine Mehrzahl von Zahnstangen angeordnet. Insbesondere ist zumindest zeitweise eine fest im Schacht installierte Zahnstange in Spurrichtung benachbart zu einer bewegbaren, insbesondere drehbaren, Zahnstange angeordnet.
In einer Ausgestaltung umfasst die Sicherheitseinrichtung eine Einwegekupplung. Die Einwegekupplung ist eingerichtet, eine Antriebsverbindung zwischen dem Motor und dem Antriebsrad in der ersten Antriebsrichtung bereitzustellen; die Einwegekupplung ist ferner eingerichtet eine Antriebsverbindung zwischen dem Motor und dem Antriebsrad in der zweiten Antriebsrichtung zu unterbrechen. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine konstruktiv einfache und zuverlässige Unterbindung des eingangs erwähnten Gefahrenzustande -sollte in einem Fehlerzustand der Motor eine Antriebsmoment in der falschen Antriebsrichtung bereitstellen, so bleibt dies ohne Folgen, da die Kupplung die Antriebsleistung nicht an das Antriebsrad durchstellt.
In einer Ausgestaltung ist es dennoch möglich, dass bei Abwärtsfahrt des Fahrkorbs ein vom Motor bereitgestelltes Bremsmoment auf das Antriebsrad übertragen wird. Der Motor kann folglich dennoch einen generatorischen Betrieb ermöglichen, um Bremsenergie rückzugewinnen.
In einer Ausgestaltung umfasst die Sicherheitseinrichtung eine Motorsteuerung, welche ein Antreiben des Antriebsrades in der zweiten Antriebsrichtung durch den Motor unterbindet. Dazu kann die Sicherheitseinrichtung den Verlauf eines Phasenwinkels eines Mehrphasenwechselstroms, welcher zum Antreiben des Motors dient, auswerten. Aus der Auswertung kann festgestellt werden, ob der Motor Antriebsmoments in der zweiten Antriebsichtung erzeugt.
Es können Strommessgeräte zur Erfassung der Phasen des Mehrphasenwechselstroms, welcher zum Antreiben des Motors dient, vorgesehen sein. Die Sicherheitseinrichtung kann der ermittelten Phasen das feststellen, ob der Motor ein erzeugten Antriebsmoments in der zweiten Antriebsrichtung erzeugt. Der Begriff Strommessgerät ist hierbei breit zu verstehen und verlangt nicht das unmittelbare Messen des Stromes. Vielmehr kommt es darauf an, dass aufgrund der Messung die Kenntnis über die Stromstärke möglich ist.
Der Zahnstangenantrieb kann grundsätzlich ausgebildet sein wie in der EP 2 483 121 B1 beschrieben. Es kann eine Triebstockverzahnung verwendet werden.
Der Begriff Zahn ist weit zu verstehen und umfasst verschiedenste formschlüssige Eingriffsmöglichkeiten. Die Zahnstange kann somit auch die Kette eines Kettenantriebs sein, bei dem die Kette das festgelegte Antriebsteil darstellt.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt jeweils schematisch

1 ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Aufzugsanlage in perspektivischer Darstellung;
2 einen Antrieb der Aufzugsanlage nach 1 in schematischer Darstellung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Die 1 und 2 zeigen Teile einer erfindungsgemäßen Aufzugsanlage 1. Die Aufzugsanlage 1 umfasst eine Mehrzahl an Fahrspuren 2H, 2VL, 2VR entlang welcher mehrere Fahrkörbe 5 geführt sind.
Es sind mehrere, hier beispielhaft zwei, vertikale Fahrspuren 2VL, 2VR in einer ersten Richtung z ausgerichtet, entlang welcher der Fahrkorb 10 zwischen unterschiedlichen Stockwerken verfahrbar ist. Zwischen den beiden vertikalen Fahrschienen 2VL, 2VR sind horizontale Fahrspuren 2H in einer zweiten Richtung y angeordnet, entlang welcher der Fahrkorb 5 jeweils innerhalb eines Stockwerks verfahrbar ist. Ferner verbindet die horizontale Fahrspur 2H die beiden vertikalen Fahrspuren 2VL, 2VR miteinander. Somit dient die horizontale Fahrspur 2H auch zum Überführen des Fahrkorbs 10 zwischen den beiden vertikalen Fahrspuren 2VL, 2VR, um z.B. einen modernen Paternoster-Betrieb auszuführen. Es sind in der Aufzugsanlage 1 noch weitere solcher horizontalen Fahrspuren 2H vorgesehen, welche die beiden vertikalen Fahrschienen miteinander verbinden. Ferner können weitere vertikale Fahrspuren vorgesehen sein, die nicht dargestellt sind.
Entlang der Fahrspuren sind Führungsschienen 22V, 22H, 22B zur Führung der Fahrkörbe vorgesehen. Die Fahrkörbe 5 weisen dazu nicht dargestellte Führungsrollen auf.
Die Umsetzanordnung 5 umfasst zwei Umsetzeinheiten 30. Über die Umsetzeinheiten 30 ist jeweils der Fahrkorb 5 überführbar zwischen einer der vertikalen Führungsschiene und der horizontalen Führungsschiene. Eine Umsetzeinheit weist eine bewegbare Führungsschiene 22B auf, welche im vorliegenden Fall drehbar ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die vertikale Richtung sowie die horizontale Richtung lediglich ein Beispiel für eine erste bzw. zweite Richtung, wie in den Ansprüchen aufgeführt.
Sämtliche Führungsschienen sind zumindest mittelbar in einer Schachtwand 20 installiert. Bis hierin entspricht die Aufzugsanlage dem Grunde nach dessen, was in der WO 2015/144781 A1 sowie in den DE10 2016 211 997A1 und DE 10 2015 218 025 A1 beschrieben ist.
Angetrieben werden die Fahrkörbe durch einen Zahnstangenantrieb 8.
Der Zahnstangenabtrieb umfasst ortsfest im Schacht installierte Zahnstangen 85 mit jeweils einer Vielzahl an Zähnen. Diese Zahnstangen 83interagieren mit zumindest einem Antriebsrad 82, welches am Fahrkorb 5 befestigt ist. Angetrieben wird das Antriebsrad 52 durch einen am Fahrkorb 5 angebrachten Motor 81. Es können auch mehrere Motoren zum Antreiben von mehreren Antriebsräder vorgesehen sein, wie es 2 schematisch illustriert ist.
Der Motor 81 ist ein Drehstrommotor; der zum Betrieb erforderliche Drehstrom wird durch einen Inverter bereitgestellt. Eine Energiequelle 87 liefert die hierzu erforderliche elektrische Energie. Die Energiequelle kann ein Energiespeicher oder kann durch eine kontaktgebundene Energieverbindung (z.B. Schleifkontakt) an ein stationäres Energienetz gebildet sein. Eine Motorsteuerung 86 steuert den Umrichter 85 sowie die Energiequelle an. Zwischen dem Motor 81 und dem Antriebsrad 82 ist eine Einwegekupplung 84 vorgesehen.
Der in 2 gezeigte Antrieb umfasst im Wesentlichen zwei identisch ausgebildete Antriebsstränge 8a, 8b, die sich gemeinsame Zahnstangen 83, die Motorsteuerung 86 sowie die Energiequelle 87 teilen.
Die Einwegekupplung 84 ist eingerichtet, eine Antriebsverbindung zwischen dem Motor 81 und dem Antriebsrad 82 in einer ersten Antriebsrichtung A1 bereitzustellen, wie es im ersten Antriebsstrang 8a schematisch gezeigt ist. Wenn der Motor 81 ein Antriebsmoment bereitstellt und sich dabei in der ersten Drehrichtung A1 dreht, so überträgt die Einwegekupplung 84 das Antriebsmoment auf das Antriebsrad; folglich wird der Fahrkorb nach oben (Pfeil S) angetrieben. Wenn der Motor 81 ein Antriebsmoment bereitstellt und sich dabei in der zweiten Drehrichtung A2 dreht, so überträgt die Einwegekupplung 84 das Antriebsmoment auf das Antriebsrad nicht. Dies ist beispielhaft im zweiten Antriebsstrang 8b dargestellt. Ein Antreiben des Fahrkorbs nach unten (entgegen Pfeil S) unterbleibt folglich. Die Einwegekupplung 84 stellt somit eine beanspruchte Sicherheitseinrichtung dar.
Der Zahnstangenantrieb umfasst ferner Strommessgeräte 88, die eingerichtet sind, die Phasen lu, Iv, Iw des vom Inverter bereitgestellten Mehrphasenstroms zu erfassen. Aus dem Verlauf der Phasen kann auf eine Phasenbeschleunigung rückgeschlossen werden. Die Phasenbeschleunigung lässt unmittelbar Rückschlüsse auf die Änderung der Antriebsleistung des Motors zu, insbesondere auf eine Umkehrung der Antriebsleistung von der ersten Antriebsrichtung auf die zweite Antriebsrichtung. Ein ähnliches Konzept wird für einen Linearmotor in der DE 10 2016 216 369 A1 beschrieben.
Wenn die Motorsteuerung nun aufgrund des Verlaufs der Phasen lu, Iv, Iw erkennt, dass der Motor ein Antriebsmoment in der zweiten Antriebsrichtung A2 bereitstellt, so kann die Motorsteuerung die Energieversorgung seitens der Energiequelle 87 abschalten. Alternativ kann die Motorsteuerung den Inverter des fehlerhaft arbeitenden Antriebstranges 8b in einen sicheren Betriebszustand überführen, z.B. abschalten.
Die 2 zeigt folglich zwei Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung. Es versteht sich, dass es für die Erfindung ausreichend ist, wenn eine der beiden Sicherheitseinrichtungen vorhanden ist. zudem genügt es, wenn der Zahnstangenantrieb 8 lediglich einen Antriebsstrang 8a oder 8b je Fahrkorb aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Aufzugsanlage
2H: horizontale Fahrspur
2VL, 2VR: vertikale Fahrspur
22V: feste Führungsschiene vertikal
22H: feste Führungsschiene horizontal
22B: bewegbare Führungsschiene
3: Umsetzanordnung
30: Umsetzeinheit
5: Fahrkorb
8: Zahnstangenantrieb
8a: erster Antriebsstrang
8b: zweite Antriebsstrang
81: Motor
82: Antriebsrad
83: Zahnstange
84: Einwegekupplung
85: Umrichter
86: Motorsteuerung
87: Energiequelle
88: Strommessgerät
A1: erste Antriebsrichtung
A2: zweite Antriebsrichtung
F: Spurrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014220966 A1 [0002]
DE 102019200665 [0002]
US 10017359 B2 [0003]
EP 2483121 B1 [0016]
WO 2015/144781 A1 [0024]
DE 102016211997 A1 [0024]
DE 102015218025 A1 [0024]
DE 102016216369 A1 [0030]

Claims

Aufzugsanlage (1), umfassend: zumindest eine Fahrspur (2VL, 2VR, 2H), zumindest einen Fahrkorb (5), Führungsschienen (22V, 22B, 22H) zum Führen des Fahrkorbs (5) entlang der Fahrspur; einen Zahnstangenantrieb (8) mit - Zahnstangen (83), die entlang der Fahrspur installiert sind, - ein am Fahrkorb (5) angebrachtes Antriebsrad (82), welches mit den Zahnstangen interagieren kann, um eine Antriebskraft zur Fortbewegung auf den Fahrkorb (5) aufzubringen; - einen Motor (81) zum Antreiben des Antriebsrades (82) in einer ersten Antriebsrichtung (A1), wobei die Aufzugsanlage (1) insbesondere eingerichtet, dass der Fahrkorb (5) in zumindest einem Betriebszustand mit einer Fahrgeschwindigkeit von zumindest 8 m/s vertikal nach oben fährt, gekennzeichnet durch eine Sicherheitseinrichtung (84; 88,86), welche eingerichtet ist, eine Drehmomentbeaufschlagung des Antriebsrades (82) durch den Motor (81) in einer zweiten Antriebsrichtung (A2), welche entgegen der ersten Antriebsrichtung (A1) ausgerichtet ist, zu verhindern.
Aufzugsanlage (1) nach dem vorherigen Anspruch: gekennzeichnet durch eine Mehrzahl an Fahrspuren (2VL, 2VR, 2H), welche insbesondere in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet sind, zumindest eine Umsetzeinheit (30) zum Überführen des Fahrkorbs von einer der Fahrspuren auf eine andere der Fahrspuren.
Aufzugsanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang einer Fahrspur (2VL, 2VR, 2H) eine Mehrzahl von Zahnstangen (83) angeordnet sind.
Aufzugsanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise eine fest im Schacht installierte Zahnstange in Spurrichtung benachbart zu einer bewegbaren, insbesondere drehbaren, Zahnstange angeordnet ist.
Aufzugsanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Sicherheitseinrichtung (84) eine Einwegekupplung (84) umfasst, wobei die ist Einwegekupplung (84) eingerichtet, eine Antriebsverbindung zwischen dem Motor (81) und dem Antriebsrad (82) in der ersten Antriebsrichtung (A1) bereitzustellen, wobei die ist Einwegekupplung (84) eingerichtet, eine Antriebsverbindung zwischen dem Motor (81) und dem Antriebsrad (82) in der zweiten Antriebsrichtung (A2) zu unterbrechen.
Aufzugsanlage (1) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwegekupplung (84) eingerichtet ist, bei Abwärtsfahrt des Fahrkorbs (5) ein vom Motor (81) bereitgestelltes Bremsmoment auf das Antriebsrad (82) zu übertragen.
Aufzugsanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Sicherheitseinrichtung (88,86) eine Motorsteuerung (86) umfasst, die eingerichtet ist, ein Antreiben des Antriebsrades (82) in der zweiten Antriebsrichtung (A1) zu unterbinden.
Aufzugsanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (88,86) eingerichtet ist, den Verlauf eines Phasenwinkels eines Mehrphasenwechselstroms, welcher zum Antreiben des Motors (81) dient, auszuwerten und daraus das Vorliegen eines vom Motor (81) erzeugten Antriebsmoments in der zweiten Antriebsichtung (A2) zu ermitteln.
Aufzugsanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch, Strommessgeräte (88) zur Erfassung der Phasen (lu, Iv, Iw) des Mehrphasenwechselstroms, welcher zum Antreiben des Motors (81) dient, wobei die Sicherheitseinrichtung (88,86) eingerichtet ist, das Vorliegen eines vom Motor (81) erzeugten Antriebsmoments in der zweiten Antriebsrichtung (A2) anhand der erfassten Phasen (lu, Iv, Iw) zu ermitteln.
Aufzugsanlage (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (86) eingerichtet, basierend auf der Ermittlung den Inverter in einen sicheren Betriebszustand zu überführen.