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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Steuern eines hydraulischen Aufzugs während der
Annäherung an ein Stockwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Derzeit haben hydraulische Aufzüge mit einem hydraulischen
Zweipunkt-Steuerungssystem (offenes System) den Nachteil, daß
die Länge der Kriechdistanz während der Annäherung an einen
Flur beträchtlich mit der Last (Druck) und der Öltemperatur
(Viskositätsänderung) variiert.
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In bestimmten Betriebssituationen können diese Abweichungen
übermäßig groß werden und dadurch einen negativen Einfluß auf
die Kapazität des Aufzugs bekommen.
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Eine lange Kriechdistanz beinhaltet üblicherweise auch einen
beschleunigten Anstieg der Öltemperatur und kann zusätzliche
Kühlung erfordern.
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In der Praxis bedeuten die Abweichungen in der Kriechdistanz,
daß bei normaler Betriebstemperatur diese Distanz relativ lang
sein muß, um sicherzustellen, daß z.B. während der ersten
Fahrten am Morgen (geringe Öltemperatur) der Aufzug sich beim
Stoppen nicht über den Flur hinausbewegt. Wenn die Öltemperatur
hoch ist, wird die Kriechdistanz üblicherweise beträchtlich
länger, was in einer reduzierten Aufzugkapazität und einer
beschleunigten Anstiegsrate der Öltemperatur resultiert. Der
Einfluß der Last bedeutet z.B., daß während der Aufwärtsfahrt mit
einer gegebenen Temperatur die Kriechdistanz für eine Kabine
mit voller Last beträchtlich länger ist als für eine leere
Kabine.
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Die Korrektur des Abbremspunktes zur Erzielung einer kürzeren
und konstanteren Kriechdistanz für unterschiedliche Lasten und
Temperaturen ist seit langer Zeit bekannt. Eine Möglichkeit zur
Realisierung der Bremspunktkorrektur ist im U.S. Patent
4,534,452 vorgeschlagen, bei welcher vor dem Start auf der
Basis von Last- und Temperaturinformationen eine ausreichende
Verzögerung am nächsten Abbremspunkt gewählt wird. Was vom
Start bis zum Abbremspunkt mit Bezug auf Änderungen in der
Öltemperatur und Laständerungen passiert, z.B. aufgrund von
Änderungen in der Führungsreibung, wird jedoch überhaupt nicht in
Betracht gezogen. Daneben erfordert die Generierung von
Lastinformation eine Wiegeeinrichtung, welche oft sehr teuer ist,
wenn sie mit hinreichender Genauigkeit arbeiten soll. Die DE-A
37 20 437 schlägt ein Steuerungsverfahren für hydraulische
Aufzüge vor, bei dem die Geschwindigkeit und Position der
Aufzugkabine mittels eines geschwindigkeitserfassenden Tachometers
gemessen wird, was wiederum Raum erfordert und kostenaufwendig
ist.
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Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben genannten
Nachteile zu beseitigen, indem die Temperatur und
Geschwindigkeitsinformation unmittelbar vor dem Abbremspunkt ohne einen
zusätzlichen Tachometer erhalten wird, und den Aufzug während
der Annäherung an einen Flur mit Hilfe der
Geschwindigkeitsund Temperaturinformation zu steuern. Dieses Ziel wird durch
die Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung ermöglicht es, die Fahrzeit des Aufzugs zum Flur
zu verkürzen und praktisch unabhängig von Schwankungen in der
Last und Temperatur zu machen.
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Nachfolgend wird die Erfindung detailliert mit Hilfe eines
Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung
beschrieben. In dieser zeigen:
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Fig. 1 ein hydraulisches Aufzugsystem;
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Fig. 2a und 2b Abbremsdistanzen für unterschiedliche
Öltemperaturen;
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Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Schaltungsdiagramm;
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Fig. 4a und 4b Abbrems- und Kriechdistanzen für Aufzüge mit und
ohne das erfindungsgemäße Steuerungssystem und
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Fig. 5 die Ausgangsspannung eines Operationsverstärkers.
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In Fig. 1 ist das Steuerungssystem durch das Bezugszeichen 1
bezeichnet, ein Dreiphasen-Kurzschlußläufermotor durch das
Bezugszeichen 2, eine mit dem Motor verbundene hydraulische Pumpe
mit dem Bezugszeichen 3, der Hebezylinder mit 4 und die
Aufzugkabine mit 5. Zusätzlich umfaßt das System einen Öltank 6, ein
zu öffnendes Prüfventil 7, dessen Aktuator (Magnetventil) 8,
ein Sicherheitsventil 9 zur Druckbegrenzung und seinen Schalter
10, ein Sicherheitsventil 11 zur Erfassung der
Fließgeschwindigkeit (im Falle eines Leitungsschadens), eine
Impulsankopplung 12, die an der Oberseite der Aufzugkabine angebracht ist,
und zwei Metallblätter 13a, 13b, die mit einer Wand des
Aufzugsschachtes verbunden sind. In das Öl ist ein NTC-Widerstand
14 mit einem negativen Temperaturkoeffizienten eingetaucht. Die
Impulsankopplung und der NTC-Widerstand sind mit dem
Steuerungssystem 1 verbunden.
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Während der Aufwärtsbewegung des Aufzugs pumpt die hydraulische
Pumpe 3 Hydraulikflüssigkeit über das Prüfventil 7 in den
Hebezylinder 4 mit einer Geschwindigkeit, welche durch den
elektrischen Motor 2 festgelegt wird. Wenn der Aufzug sich nach unten
bewegen soll, wird das Prüfventil 7 mittels eines Magnetventils
8 geöffnet, so daß das Hydraulikfluid von dem Hebezylinder 4
zurück in die hydraulische Pumpe 3 fließen kann.
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Gemäß der Erfindung basiert die Steuerung des Aufzugs während
der Annäherung an einen Flur auf zwei unterschiedlichen
Informationskanälen: Teilweise auf Information über die
Aufzuggeschwindigkeit vor dem Abbremspunkt, die erhalten wird durch
Messung der Zeit, die die Impulsankopplung 12 benötigt, um das
Abbremssignal (zwei Metallblätter 13a, 13b) zu passieren,
teilweise auf Information über die Öltemperatur, erhalten durch die
Messung der Widerstandsänderung in dem NTC-Widerstand 14.
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In beiden Fällen wird die Information verarbeitet und in einer
Ausführungseinheit in dem Steuerungssystem 1 kombiniert, welche
aktiv den Abbremspunkt verzögert, so daß die Distanz für die
abgebremste Annäherung an den Flur lediglich minimal mit
schwankender Last und Öltemperatur variiert.
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Das Grundprinzip (s. Fig. 2a und 2b) wird nachfolgend
erläutert:
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Der normale Abbremspunkt an der führenden Kante des
Abbremssignals (Abbremssignal Auf FU und Abbremssignal Ab FN)
wird zu seiner nachlaufenden Kante hin verschoben, wenn die
Öltemperatur eine gegebene Referenztemperatur überschreitet, z.B.
+25ºC. Der aktuelle Abbremspunkt wird daraufhin mehr oder
weniger (mit Bezug auf die nachlaufende Kante des Signals)
entsprechend der Last (Geschwindigkeit) und Temperatur verzögert.
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Zum Beispiel erfolgt bei einer Öltemperatur von unter 25ºC die
Abbremsung von der Führungskante des Signals ohne Verzögerung.
S1U und S1N repräsentieren die Abbremsdistanzen auf und ab für
Öltemperaturen unter +25ºC, und S2U, S2N, S3U und S3N die
Abbremsdistanzen für Öltemperaturen über +25ºC für
unterschiedliche Lasten und Öltemperaturen.
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Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Schaltungsdiagramm zur
Realisierung des Steuerungssystems. Die Abbremsung wird gesteuert
mittels eines Relais Re1, welches mit einer Leuchtdiode L2 und
einen Transistor T1 in Serie geschaltet ist. Der Transistor T1
wird gesteuert durch eine serielle Verbindung eines Widerstands
R1, einer Diode D2, eines Transistors T2 (Leiten auf/ab) und
eines anderen Transistors T3. Zwischen dem Widerstand R1 und
der Diode D2 ist ein Transistor To angeordnet, welcher leitet,
wenn sich der Aufzug nicht auf dem Abbremssignal befindet (der
Oszillatorsensor 12 ist nicht aktiv, wenn der Sensor sich auf
dem Abbremssignal befindet).
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Das Signal von dem NTC-Widerstand 14 wird über die Diode D3 und
den Widerstand R2 einem Operationsverstärker OP1 zugeführt, der
über den Widerstand R3 rückgekoppelt ist. Ein Eingang (+) ist
über die Widerstände R4 bis R6 mit einer positiven Spannung V+
verbunden. Diese Spannung kann durch einen Kontakt X2 blockiert
werden. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP1 ist mit zwei
variablen Widerständen R3U (Auf) und R3N (Ab) verbunden, deren
Ausgänge mit entsprechenden Transistoren T3U (Auf) und T3N (Ab)
verbunden sind. Die Temperaturkompensation wird mittels dieser
variablen Widerstände eingestellt. Beide Transistoren sind über
einen Widerstand R7 mit einem Operationsverstärker OP2
verbunden.
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Das Signal von dem NTC-Widerstand 14 ist ebenfalls auf einen
Operationsverstärker OP3 geführt mittels einer Serienschaltung
der Widerstände R8 und R9. Deren andere Anschlüsse liegen an
der positiven Spannung V+. Der andere Eingang des
Operationsverstärkers OP3 ist mit der positiven Spannung V+ über die
Widerstände R10 und R11 verbunden. Zwischen diesen Widerständen
ist ein anderer Widerstand R12 geschaltet. Durch Änderung
dieses Widerstandes kann die Referenztemperatur geändert werden.
Der Ausgang des Operationsverstärkers OP3 ist über die
Leuchtdiode L3 und die Diode D4 mit der Steuerelektrode des
Transistors
T3 verbunden. Die Verzögerung kann mittels des Signals
BLOCK verhindert werden, welches Signal dem Transistor T3 über
die Diode D5 und den Widerstand R13 zugeführt wird.
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Für die Aufwärtsfahrt wird das Nullsetzen der Verzögerung bei
Referenztemperatur durchgeführt mittels des Widerstandes R11U
(variabel) und R12U, die zwischen der V+ Spannung und Null in
Serie geschaltet sind, und des Transistors T1U (Auf), der mit
dem Ausgang des variablen Widerstands verbunden ist, und für
die Abwärtsfahrt mittels der Widerstände R11N und R12N und des
Transistors T1N (Ab). Beide Transistoren sind mit dem
Transistor To verbunden, welcher leitet, wenn sich der Aufzug am
Abbremssignal befindet (der Oszillatorsensor 12 ist aktiv, wenn
sich der Sensor an dem Abbremssignal befindet) und über den
Widerstand R14 mit einem integrierten Schaltkreis, der aus einem
Operationsverstärker OP4, einem Kondensator C1, Dioden D6, D7
und Z1 (Zener) und Widerständen R15 bis R17 besteht.
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Die Lastkompensation wird mittels eines geeigneten Kreises
eingeregelt, der aus Widerständen R21U und R22U (variabel), dem
Transistor T2U für die Aufwärtsfahrt und aus den Widerständen
R21N und R22N, dem Transistor T2N und den Widerständen R2U und
R2N bestehen, welche mit dem integrierten Schaltkreis über den
Transistor T&sub0;' verbunden sind, der leitet, wenn sich der Aufzug
nicht an dem Abbremssignal befindet (der Oszillatorsensor 12
ist nicht aktiv, wenn sich der Sensor an dem Abbremssignal
befindet) . Der Ausgang des integrierten Schaltkreises ist über
den Widerstand R19 mit dem Operatlonsverstärker OP2 verbunden.
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Die Widerstände R2U und R2N sind ebenfalls über Dioden D8 und
D9 und Widerstände R18 und R20 mit der Steuerelektrode eines
Transistors T4 verbunden, der mit einer Leuchtdiode L1 und
einem Widerstand R21 in Serie geschaltet ist. Der Ausgang des
Operationsverstärkers OP2 ist über den Kontakt X1 und die Diode
D10 mit einem Punkt zwischen der Diode D2 und dem Transistor T2
verbunden. Die positive Spannung V+ ist über die Widerstände
R22 bis R24 mit diesem Operationsverstärker verbunden.
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Bei Temperaturen, die die Referenztemperatur überschreiten,
wird das Signal von dem NTC-Widerstand 14 über den
Operationsverstärker OP1 und dem Transistor T3U oder T3N zu dem
Operationsverstärker OP2 geleitet. Die Lastkompensation und das
Nullsetzungssignal werden ebenfalls über den integrierten
Schaltkreis zum Operationsverstärker OP2 geleitet. Der Bremspunkt
wird entsprechend dem Vergleich zwischen diesen beiden Signalen
verschoben, indem das Ausgangssignal auf die Steuerelektrode
des Transistors T1 gelegt wird, so daß das Relais Re1 aktiviert
wird. Bei Temperaturen unter der Referenztemperatur ist das
Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP3 HIGH und das
Signal wird über die Leuchtdiode L3 und die Diode D4 zur
Steuerelektrode des Transistors T3 geleitet, welche beginnt zu leiten.
Der Transistor T1 wird abgeschaltet (nicht leitend) und das
Relais Re1 wird am Abbremssignal oder danach nicht aktiviert. In
den Fig. 2a und 2b ist das Relais Re1 nicht aktiviert, während
der Aufzug die Abbremsdistanzen S1U und S1N passiert, der
Ausgang des Operationsverstärkers OP3 ist HIGH, der Transistor T3
leitet und der Transistor T1 ist ausgeschaltet. Während des
Abbremsens über die Distanzen S2U und S3U, S2N und S3N ist das
Relais Re1 aktiviert (dicker Pfeil).
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Die Fig. 4a und 4b zeigen die Abbremsung und Kriechdistanz im
Falle eines Aufzugs mit (Fig. 4a) und ohne einem
Steuerungssystem der Erfindung. Der Pfeil zeigt den Abbremspunkt an. Die
Last wird als Null angenommen und die Öltemperatur +40ºC. Wie
es aus den Figuren ersichtlich ist, erreicht das
erfindungsgemäße System eine beträchtliche Reduzierung der Kriechdistanz
(Geschwindigkeit 0,05 m/s für 1 s in Fig. 4a und 6 s in Fig.
4b) . Fig. 5 zeigt die Spannung A an dem Signal in Fig. 3 und
die Verzögerung. Die Verzögerung endet bei einer Spannung, die
am Punkt B festgelegt wird.
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Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß die Erfindung nicht
auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt ist, sondern
statt dessen innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden
Ansprüche variieren kann.