EP2303750A1 - Aufzuganlage mit selbstfahrender aufzugskabine - Google Patents

Aufzuganlage mit selbstfahrender aufzugskabine

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EP2303750A1
EP2303750A1 EP09780643A EP09780643A EP2303750A1 EP 2303750 A1 EP2303750 A1 EP 2303750A1 EP 09780643 A EP09780643 A EP 09780643A EP 09780643 A EP09780643 A EP 09780643A EP 2303750 A1 EP2303750 A1 EP 2303750A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
elevator car
elevator
guide
flat
drive
Prior art date
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Granted
Application number
EP09780643A
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English (en)
French (fr)
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EP2303750B1 (de
Inventor
Hans Kocher
Karl Weinberger
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Inventio AG
Original Assignee
Inventio AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Inventio AG filed Critical Inventio AG
Priority to EP09780643.4A priority Critical patent/EP2303750B1/de
Publication of EP2303750A1 publication Critical patent/EP2303750A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2303750B1 publication Critical patent/EP2303750B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B9/00—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B9/02—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures actuated mechanically otherwise than by rope or cable
    • B66B9/022—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures actuated mechanically otherwise than by rope or cable by rack and pinion drives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B11/00—Main component parts of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B11/0035—Arrangement of driving gear, e.g. location or support
    • B66B11/0045—Arrangement of driving gear, e.g. location or support in the hoistway
    • B66B11/005—Arrangement of driving gear, e.g. location or support in the hoistway on the car

Definitions

  • the invention relates to an elevator installation with two vertical lateral guide structures and with two counterweights that can be moved along the guide structures, wherein the elevator cage is provided with a self-propelled unit and is connected to the counterweights by means of suspension.
  • Conventional traction elevators include an elevator car which is connected via a suspension means with a counterweight.
  • the suspension (wire rope, belt, etc.) is driven by a stationary traction drive. Both the elevator car and the counterweight are guided over rigid guides in the shaft.
  • Friction spread on the suspension element which sometimes results in traction that is either too big or too small.
  • traction may be due to interference, e.g. by oil, be affected.
  • the invention is achieved by a generic elevator system whose elevator car is self-propelled.
  • a flat drive is attached to each of the two cabin sides, wherein each flat drive has a toothed ring, which engages in complementary, stationary mounted in the shaft teeth.
  • These complementary gears are provided on the guide structures.
  • the elevator car moves in that a rotational movement of the ring gear is converted into a vertical movement of the elevator car along the complementary teeth.
  • each flat drive is provided with its own brake.
  • At least one respective counter-roller is provided per flat drive in order to be able to guide the elevator car safely.
  • Support means are mounted eccentrically in the upper region of the elevator car so that asymmetrically resulting pairs of forces are compensated.
  • eccentric suspension of the elevator car leads to a safer engagement.
  • the invention leads to a longer life for the support means, since no (surface) traction forces are introduced into the suspension means.
  • Fig. 1 shows an inventive elevator device in a partially greatly simplified, perspective view.
  • FIG. 2 shows a plan view of a further elevator device according to the invention in a simplified representation.
  • Fig. 3 is a side view of another inventive elevator device in a simplified representation.
  • FIG. 4 is a sectional view of a flat drive which can be used in a further elevator device according to the invention.
  • FIG. 5 shows a side view of a further elevator device according to the invention in a simplified representation.
  • FIG. 1 shows a first elevator installation 100 according to the invention with vertical, column-like guides 10 which rest on a shaft floor 4 and are fastened to the wall 2 of a building 1, for example via fastening modules (not shown).
  • the building 1 has floors 3.
  • an elevator car 5 is arranged with inventive self-propelled.
  • the guides 10 are closed at the bottom, for example, with a standing on the shaft bottom 4 module 12 and above with a head module only partially shown and laterally interconnected.
  • the elevator car 5 has at its two guide-side, opposite cabin sides 5.1, 5.2 depending on a flat drive 6.
  • the flat drives 6 are attached to the elevator car 5, or they are connected by means of special fastening means to the elevator car 5.
  • Each flat drive 6 comprises a sprocket 7, which engages in complementary teeth 25, which are provided on the guide structures 10 (see, for example, Fig. 2).
  • a rotational movement of the ring gear 7 is converted into a vertical movement of the
  • Elevator car 5 There is a positive connection between the sprocket 7 and the complementary teeth 25th
  • the flat drives 6 run together with the elevator car 5 along the complementary teeth 25 upwards or downwards.
  • Fig. 1 An embodiment is shown in which the counterweights 18 have a cylindrical shape. Another Embodiment is indicated in Fig. 2. In this embodiment, the counterweights 18 have a rectangular shape.
  • flat drives 6 can be used according to the invention. Particularly preferred are the following types of flat drives 6:
  • Brushless permanent magnet motors respectively brushless DC-powered motors, preferably permanent magnet synchronous motors;
  • These flat drives 6 are also referred to as torque motors.
  • the elevator car 5 is attached as a load directly to the flat drive 6.
  • the rotor 33 of the flat drive 6 is mounted in the stator 34.
  • the ring gear 7 is part of the rotor 33.
  • the stator 34 is attached directly to the elevator car 5 or to a cabin structure 35 (see, for example, FIG. 4). It requires no transmission means, such as gears, belts, chains, etc. Therefore, these flat actuators 6 are also referred to as direct drives.
  • FIG. 1 a schematic plan view of an elevator installation 100 can be seen.
  • the elevator installation 100 comprises an elevator car 5, two vertical lateral guide structures 10 and two along the
  • each a flat drive 6 is fixed in the gap between the track of the elevator car and the shaft wall.
  • Each flat drive 6 has a sprocket 7, which engages positively in complementary teeth 25 (for example in the form of racks) which are connected to the
  • Guiding structures 10 are provided. By this type of configuration, a rotational movement of the ring gear 7 is converted into a vertical movement of the elevator car. 5
  • Cabin doors 21 may be provided on the elevator car 5 and shaft doors 22 may be provided on the elevator shaft.
  • the ends of the support means 19, for example ropes or belts, are fastened to so-called attachment points 8 on the elevator car 5.
  • These attachment points 8 lie in a vertical plane BV, which coincides with the plane in which the guide rails 10.1 are mounted.
  • the vertical plane BV is spaced from the cabin center K by a distance dS. This distance dS can also be understood as a measure of the eccentricity of the suspension.
  • a cabin structure 35 is provided on the elevator car 5, which is designed for fastening and receiving the flat drives 6.
  • Cabin structure 35 may, for example, be connected to a support frame of the elevator car 5 in order to be able to initiate occurring forces better.
  • the vertical guide structures 10 preferably have a cavity in which the counterweights 18 move.
  • Elevator car 5 to perform more precise.
  • guide surfaces 10.2 are provided on the guide structures 10 along which counter rollers 24 run. These guide surfaces 10.2 preferably run parallel to the toothed rack serving as complementary toothing 25.
  • FIG. 1 figure a schematic side view of an elevator installation 100 can be seen.
  • the elevator installation 100 comprises an elevator cage 5, two vertical lateral guide structures 10 and two counterweights 18 movable along the guide structures 10.
  • the elevator cage 5 is provided with a self-propelled drive.
  • the elevator car 5 is connected to the counterweights 18 by means of suspension 19 (not shown in this figure). It is also in this case to a self-propelled elevator car 5, at the two cabin sides 5.1, 5.2 each have a flat drive 6 is attached.
  • Each flat drive 6 has a sprocket 7 (not shown in this figure) which engages complementary splines 25 (not shown in this figure) provided on the guide structures 10.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a cabin structure 35 to which the flat drives 6 are fastened and which in turn is connected to the elevator car 5.
  • the dimension dS for the eccentricity is also shown in FIG.
  • An embodiment of a particularly preferred flat drive 6, as it can be used according to the invention is shown in Fig. 4.
  • In the illustrated flat drive 6 is designed as an external rotor permanent magnet synchronous motor, which includes an external ring gear 7.
  • the permanent magnets 31 are seated on a cylindrical surface and the laminated cores and coils 32 are radially enclosed by the permanent magnets 31.
  • the rotor 33 carries the permanent magnets 31, and the ring gear 7.
  • a brake disk 36 is attached to the rotor 33.
  • the stator 34 carries the laminated cores and coils 32 and extends inside the flat drive 6.
  • the stator 34 is mechanically connected to the cabin structure 35. On the cabin structure 35 or on the stator 34 sits a disc brake, which acts on the brake disc 36.
  • the thickness Dl of the flat drive 6 is preferably less than 100 mm. Preferably, the thickness Dl is less than 80 mm.
  • the diameter D2 is typically about 600 mm.
  • each flat drive 6 is provided with a brake.
  • a disc brake 23, 36 is provided.
  • a corresponding example is shown in FIG. 4. In this case, sits on the rotor 33 of the respective flat drive 6, a brake disc 36 on which the disc brake 23 acts.
  • At least one respective counter roller 24 is provided per flat drive 6 (see FIG. 2) in order to be able to guide the elevator car 5 precisely.
  • This counter-roller 24 ensures that the ring gear 7 engages precisely in the complementary toothing 25.
  • at least one counter-roller 24 is provided on each cabin side 5.1, 5.2, which rolls on the guide structure 10 and ensures a secure engagement of the sprockets 7 in the complementary teeth 25.
  • a possible arrangement of such counter rollers 24 is shown in FIG. 2.
  • the complementary teeth 25 in the form of racks extend vertically along the guides 10.
  • the counter rollers 24 run along surfaces which are parallel to the racks, these surfaces being on an opposite side.
  • Fixing points 8 of the support means 19 are located on one side of a vertical plane VE, which is spanned by the guide structures 10.
  • the vertical plane VE is indicated by a dashed line passing through the center of the guide structures 10.
  • the flat drives 6 are in the eccentric suspension on the opposite side of this vertical plane VE.
  • the eccentric suspension takes into account the fact that exert a torque on the entire constellation by the driving forces caused by the flat drives 6. This torque can compensate, at least in part, for a pair of forces arising from such an eccentric suspension.
  • guide rails 10.1 are advantageously attached to the guide structures 10 in order to be able to guide the elevator car 5 more precisely, which leads to increased ride comfort and reduced wear.
  • FIG. 1 Another elevator device 100 according to the invention is shown in a simplified representation in FIG.
  • This embodiment is characterized in that the as complementary teeth 25 serving racks are provided with a helical toothing.
  • the teeth of the left rack and the teeth of the right rack are oriented to form an angle of between 180 degrees (in this case, both have
  • a special (hanging) cable in Aufzusschacht done or it can be provided on the guide structure 10 sliding contacts or current collector.
  • the flat drives 6 itself and the associated power electronics can be installed on or on the elevator car 5.
  • the weight of the counterweights 18 is selected to approximate the weight of the elevator car 5. By such a balancing the driving forces are reduced, which are applied by the flat drives 6.
  • Weight of the counterweight 18 is determined so that one of the two states results: (A) weight of the elevator car 5 greater than that
  • the flat drives 6 are used for braking (e.g., as eddy current brakes) or switched to generator mode.
  • the weight of the elevator car 5 is between 1 and 10% greater than the weight of the counterweight 18. A weight of 5% of the elevator car 5 is preferred.
  • the empty, as well as the loaded elevator car 5 is always pulled up in the elevator shaft, while the counterweight 18 pulls down.
  • the flat drives 6 must be dimensioned so that they are able to drive an elevator car 5 with maximum load in the elevator shaft in self-propelled down. It is an advantage of this embodiment (B) that the flat drives 6 only have to drive in one direction. When driving up the elevator car 5, the flat drives 6 do not have to drive.
  • the flat drives 6 are used for braking (e.g., as eddy current brakes) of the counterweight 18 in the upward movement of the elevator car 5 or switched to generator operation.
  • the dead weight of the elevator car 5 is smaller than that between 1 and 10% Weight of the counterweight 18. A 5% smaller weight of the elevator car 5 is preferred.
  • the backlash is not important, since the flat drives 6 only have to drive in one direction.
  • equilibrium conditions between the elevator car and the counterweight are avoided, in which the flat drive 6 must generate a fluctuating moment about the zero point.
  • the control and activation of the flat drives becomes simpler since no transitions from one moment direction to another moment direction occur.
  • the brakes on the flat drives 6 can be used as a safety gear / fall protection.
  • the usual safety brake on the elevator car 5 can be saved. So here are the brakes on the flat drives 6 as a brake for all functions.
  • Another embodiment of the invention is characterized in that the sprockets 7 are wholly or partially designed with plastic to improve the running properties when combing with the racks.

Landscapes

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Abstract

Aufzugsanlage (100) mit einer Aufzugskabine (5), mit zwei vertikalen seitlichen Führungsstrukturen (10) und mit zwei entlang der Führungsstrukturen (10) verfahrbaren Gegengewichten (18) und mit einem Eigenantrieb. Die Aufzugskabine (5) ist durch Tragmittel (19) mit den Gegengewichten (18) verbunden. Als Eigenantrieb dienen Flachantriebe (6). Die Flachantriebe (6) sind an einander gegenüberliegenden Kabinenseiten (5.1, 5.2) der Aufzugskabine (5) befestigt, wobei jeder Flachantrieb (6) einen Zahnkranz (7) aufweist, der in komplementäre Verzahnungen (25) eingreift, die an den Führungsstrukturen (10) vorgesehen sind. Eine Drehbewegung des Zahnkranzes (7) wird so umgewandelt in eine Vertikalbewegung der Aufzugskabine (5).

Description

Beschreibung:
Aufzuganlage mit selbstfahrender Aufzugskabine
Die Erfindung betrifft eine Aufzuganlage mit zwei vertikalen seitlichen Führungsstrukturen und mit zwei entlang der Führungsstrukturen verfahrbaren Gegengewichten, wobei die Aufzugskabine mit einem Eigenantrieb versehen und durch Tragmittel mit den Gegengewichten verbunden ist.
Herkömmliche Traktionsaufzüge umfassen eine Aufzugskabine, die über ein Tragmittel mit einem Gegengewicht verbunden ist. Das Tragmittel (Drahtseil, Riemen, usw.) wird über einen stationären Traktionsantrieb angetrieben. Sowohl die Aufzugskabine als auch das Gegengewicht sind über starre Führungen im Schacht geführt.
Nachteile dieser herkömmlichen Traktionsaufzüge sind unter anderem:
• Platzbedarf des Antriebs im Aufzugsschacht;
• Reibwertstreuung am Tragmittel, was teilweise zu einer Traktion führt, die entweder zu gross oder zu klein ist. Ausserdem kann die Traktion durch Störeinflüsse, z.B. durch Öl, beeinträchtigt werden.
• Grosse, nicht genutzte "Totmasse" des Gegengewichts;
• Hoher Installationsaufwand für den stationären Antrieb und die Gegengewichtsführung.
Es sind auch andere Konfigurationen bekannt, bei denen die technischen/mechanischen Bauteile zum Beispiel an nur einer Schachtwand angebracht sind. Eine solche Konfiguration wird als Rucksack-Konfiguration bezeichnet, wenn die Aufzugskabine wie ein Rucksack asymmetrisch auf einem Kabinenrahmen sitzt, der mit Tragmittel versehen einseitig im Aufzugsschacht aufgehängt und geführt wird. Ein Beispiel einer solchen Rucksack-Konfiguration ist aus der Patentanmeldung EP1818305 bekannt. Es stellt sich die Aufgabe eine Aufzugsanlage zu konzipieren, die weniger Platz braucht als die herkömmlichen Traktionsaufzüge und die möglichst einfach und mit wenigen Mitteln zu realisieren ist.
Ausserdem soll eine solche Aufzugsanlage möglichst kostengünstig sein und trotzdem einen hohen Fahrkomfort und grosse Sicherheit bieten.
Die Erfindung wird gelöst durch eine gattungsgemässe Aufzugsanlage, deren Aufzugskabine selbstfahrend ist. Zu diesem Zweck ist an jeder der beiden Kabineseiten je ein Flachantrieb befestigt, wobei jeder Flachantrieb einen Zahnkranz aufweist, der in komplementäre, stationär im Schacht angebrachte Verzahnungen eingreift. Diese komplementären Verzahnungen sind an den Führungsstrukturen vorgesehen. Die Aufzugskabine bewegt sich dadurch, dass eine Drehbewegung des Zahnkranzes umgewandelt wird in eine Vertikalbewegung der Aufzugskabine entlang der komplementären Verzahnungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder Flachantrieb mit einer eigenen Bremse versehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist pro Flachantrieb mindestens je eine Gegenrolle vorgesehen, um die Aufzugskabine sicher führen zu können.
Besonders bevorzugt ist eine Anordnung, bei welcher die
Tragmittel exzentrisch im oberen Bereich der Aufzugskabine so befestigt sind, dass asymmetrisch entstehende Kräftepaare kompensiert werden. Ausserdem führt die exzentrische Aufhängung der Aufzugskabine zu einem sichereren Eingriff.
Es wird als ein Vorteil der Erfindung angesehen, dass eine klare Trennung zwischen Trag- und Antriebsfunktion gegeben ist. Beide Elemente oder deren Komponenten können daher unabhängig voneinander optimiert werden. Das elastische Verbindungsmittel zwischen Kabine und Gegengewicht ist nur noch ein Tragmittel und kann dementsprechend dimensioniert werden. Es können aber auch mehrere Tragmittel eingesetzt werden, zum Beispiel um die Sicherheit zu erhöhen.
Die Erfindung führt zu einer längeren Lebensdauer für die Tragmittel, da keine (Oberflächen-) Traktionskräfte in die Tragmittel eingeleitet werden.
Es wird als ein Vorteil der Erfindung angesehen, dass bei einem Bruch eines Tragmittels die Aufzugskabine mit den Bremsen der Flachantriebe gebremst und angehalten werden kann.
Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Aufzugseinrichtung in einer teilweise stark vereinfachten, perspektivischen Darstellung.
Fig. 2 eine Draufsicht einer weiteren erfindungsgemässen Aufzugseinrichtung in einer vereinfachten Darstellung.
Fig. 3 eine Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemässen Aufzugseinrichtung in einer vereinfachten Darstellung.
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Flachantriebs, der in einer weiteren erfindungsgemässen Aufzugseinrichtung eingesetzt werden kann.
Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemässen Aufzugseinrichtung in einer vereinfachten Darstellung. In der Fig.l ist eine erste erfindungsgemässe Aufzugsanlage 100 mit vertikalen, säulenartigen Führungen 10 dargestellt, die auf einem Schachtboden 4 stehen und zum Beispiel über Befestigungsmodule (nicht gezeigt) an der Wand 2 eines Gebäudes 1 befestigt sind. Das Gebäude 1 weist Stockwerke 3 auf. Zwischen den Führungen 10 ist eine Aufzugskabine 5 mit erfindungsgemässem Eigenantrieb angeordnet. Die Führungen 10 sind unten zum Beispiel mit einem auf dem Schachtboden 4 stehenden Modul 12 und oben mit einem nur teilweise gezeigten Kopfmodul abgeschlossen und lateral miteinander verbunden. Die Aufzugskabine 5 weist an deren beiden führungsseitigen, gegenüberliegenden Kabineseiten 5.1, 5.2 je einen Flachantrieb 6 auf. Die Flachantriebe 6 sind an der Aufzugskabine 5 befestigt, oder sie sind mittels spezieller Befestigungsmittel mit der Aufzugskabine 5 verbunden. Jeder Flachantrieb 6 umfasst einen Zahnkranz 7, der in komplementäre Verzahnungen 25 eingreift, die an den Führungsstrukturen 10 vorgesehen sind (siehe z.B. Fig. 2) . Durch diese Art der Anordnung wird eine Drehbewegung des Zahnkranzes 7 umgewandelt in eine Vertikalbewegung der
Aufzugskabine 5. Es besteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Zahnkranz 7 und der komplementären Verzahnung 25.
Je nach Drehrichtung der beiden Flachantriebe 6 laufen die Flachantriebe 6 zusammen mit der Aufzugskabine 5 entlang der komplementären Verzahnungen 25 nach oben oder nach unten .
An der Oberseite der Aufzugskabine 5 sind auf jeder Seite Aufhängepunkte 8 für Tragorgane 19 vorhanden. Die Tragorgane 19 führen je zum oberen Ende der Aufzugsanlage 100, um dort über Umlenkrollen 14 zu den in den Führungen 10 laufenden Gegengewichten 18 geführt zu werden. Es ist an dieser Stelle anzumerken, dass die Gegengewichte 18 innen oder aussen an den Führungen 10 verlaufen können. In Fig. 1 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Gegengewichte 18 eine zylindrische Form haben. Eine andere Ausgestaltungsform ist in Fig. 2 angedeutet. Bei dieser Ausführungsform haben die Gegengewichte 18 eine rechteckige Form.
Es können gemäss Erfindung verschiedene Flachantriebe 6 eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind die folgenden Arten von Flachantrieben 6:
- getriebelose Flachantriebe;
- bürstenlose Permanentmagnet Motoren, respektive bürstenlose gleichstromgespeiste Motoren, vorzugsweise Permanentmagnet-Synchronmotoren;
- Aussenläufermotoren;
- Innenläufermotoren .
Diese Flachantriebe 6 werden auch als Drehmomentmotoren bezeichnet. Die Aufzugskabine 5 ist als Last direkt an dem Flachantrieb 6 befestigt. Der Rotor 33 des Flachantriebs 6 ist im Stator 34 gelagert. Der Zahnkranz 7 ist Bestandteil des Rotors 33. Der Stator 34 ist direkt an der Aufzugskabine 5 oder an einer Kabinenstruktur 35 (siehe zum Beispiel Fig. 4) befestigt. Es bedarf keiner Übertragungsmittel, wie zum Beispiel Getriebe, Riemen, Ketten, etc. Daher werden diese Flachantriebe 6 auch als Direktantriebe bezeichnet.
Es ist ein Vorteil dieser Flachantriebe 6, dass sie ein kompaktes, platzsparendes Design aufweisen und daher problemlos seitlich der Aufzugskabine 5 im Spalt zwischen dem Fahrweg der Aufzugskabine und der Schachtwand angeordnet werden können. Ausserdem haben derartige
Flachantriebe 6 quasi keine mechanischen Reibungsverluste und sind effizient. Besonders bevorzugt sind Flachantriebe 6 mit gehäuse- oder rahmenlosem Design. Derartige Flachantriebe 6 können nach Bedarf verkleidet und umbaut werden. Daher sind sie besonders gut geeignet für die vorliegenden Anwendungen. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. In dieser Figur ist eine schematische Draufsicht einer Aufzugsanlage 100 zu sehen. Die Aufzugsanlage 100 umfasst eine Aufzugskabine 5, zwei vertikale seitliche Führungsstrukturen 10 und zwei entlang der
Führungsstrukturen 10 verfahrbare Gegengewichte 18. Ausserdem ist die Aufzugskabine 5 mit einem Eigenantrieb versehen. Die Aufzugskabine 5 ist durch Tragmittel 19 mit den Gegengewichten 18 verbunden. Es handelt sich auch in diesem Fall um eine selbstfahrende Aufzugskabine 5, an deren beiden führungsseitigen Kabineseiten 5.1, 5.2 je ein Flachantrieb 6 im Spalt zwischen dem Fahrweg der Aufzugskabine und der Schachtwand befestigt ist. Jeder Flachantrieb 6 weist einen Zahnkranz 7 auf, der formschlüssig in komplementäre Verzahnungen 25 (z.B. in Form von Zahnstangen) eingreift, die an den
Führungsstrukturen 10 vorgesehen sind. Durch diese Art der Konfiguration, wird eine Drehbewegung des Zahnkranzes 7 umgewandelt in eine Vertikalbewegung der Aufzugskabine 5.
An der Aufzugskabine 5 können Kabinentüren 21 und am Aufzugsschacht können Schachttüren 22 vorgesehen sein. Die Enden der Tragmittel 19, beispielsweise Seile oder Riemen, sind an sogenannten Befestigungspunkten 8 an der Aufzugskabine 5 befestigt. Diese Befestigungspunkte 8 liegen in einer Vertikalebene BV, die zusammenfällt mit der Ebene in der die Führungsschienen 10.1 angebracht sind. Die Vertikalebene BV ist um einen Abstand dS von dem Kabinenschwerpunkt K beabstandet. Dieser Abstand dS kann auch als Mass für die Exzentrizität der Aufhängung verstanden werden.
Vorzugsweise ist an der Aufzugskabine 5 eine Kabinenstruktur 35 vorgesehen, die zur Befestigung und Aufnahme der Flachantriebe 6 ausgelegt ist. Diese
Kabinenstruktur 35 kann zum Beispiel mit einem Tragrahmen der Aufzugskabine 5 verbunden sein, um auftretende Kräfte besser einleiten zu können. Die vertikalen Führungsstrukturen 10 weisen vorzugsweise einen Hohlraum auf, in dem sich die Gegengewichte 18 bewegen. An den Führungsstrukturen 10 sind im gezeigten Beispiel Führungsschienen 10.1 angebracht, um die
Aufzugskabine 5 präziser führen zu können. Ausserdem sind Führungsflächen 10.2 an den Führungsstrukturen 10 vorgesehen, entlang denen Gegenrollen 24 laufen. Diese Führungsflächen 10.2 verlaufen vorzugsweise parallel zu der als komplementäre Verzahnung 25 dienenden Zahnstange.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. In dieser Figur ist eine schematische Seitenansicht einer Aufzugsanlage 100 zu sehen. Die Aufzugsanlage 100 umfasst eine Aufzugskabine 5, zwei vertikale seitliche Führungsstrukturen 10 und zwei entlang der Führungsstrukturen 10 verfahrbare Gegengewichte 18. Ausserdem ist die Aufzugskabine 5 mit einem Eigenantrieb versehen. Die Aufzugskabine 5 ist durch Tragmittel 19 (nicht in dieser Figur gezeigt) mit den Gegengewichten 18 verbunden. Es handelt sich auch in diesem Fall um eine selbstfahrende Aufzugskabine 5, an deren beiden Kabineseiten 5.1, 5.2 je ein Flachantrieb 6 befestigt ist. Jeder Flachantrieb 6 weist einen Zahnkranz 7 auf (nicht in dieser Figur gezeigt) , der in komplementäre Verzahnungen 25 (nicht in dieser Figur gezeigt) eingreift, die an den Führungsstrukturen 10 vorgesehen sind. Durch diese Art der Konfiguration, wird eine Drehbewegung des Zahnkranzes 7 umgewandelt in eine Vertikalbewegung der Aufzugskabine 5. An den Führungsstrukturen 10 sind im gezeigten Beispiel Führungsschienen 10.1 angebracht, um die Aufzugskabine 5 präziser führen zu können. Die Führung erfolgt im gezeigten Beispiel mittels Führungsschuhen 36, die paarweise angeordnet sind. Weiterhin ist in Fig. 3 eine Ausführungsform einer Kabinenstruktur 35 zu erkennen, an der die Flachantriebe 6 befestigt sind und die wiederum mit der Aufzugskabine 5 verbunden ist. Das Mass dS für die Exzentrizität ist in Fig. 3 auch eingezeichnet. Eine Ausführungsform eines besonders bevorzugten Flachantriebs 6, wie er gemäss Erfindung eingesetzt werden kann, ist in Fig. 4 gezeigt. Bei dem gezeigten Flachantrieb 6 handelt es sich um einen als Aussenläufer ausgelegten Permanentmagnet-Synchronmotor, der einen aussenliegenden Zahnkranz 7 umfasst. Die Permanentmagnete 31 sitzen an einer Zylinderfläche und die Blechpakete und Spulen 32 werden von den Permanentmagneten 31 radial umschlossen. Der Rotor 33 trägt die Permanentmagnete 31, sowie den Zahnkranz 7. Ausserdem ist an dem Rotor 33 eine Bremsscheibe 36 befestigt. Der Stator 34 trägt die Blechpakete und Spulen 32 und erstreckt sich im Inneren des Flachantriebs 6. Der Stator 34 ist mechanisch mit der Kabinenstruktur 35 verbunden. An der Kabinenstruktur 35 oder am Stator 34 sitzt eine Scheibenbremse, die auf die Bremsscheibe 36 einwirkt .
Die Dicke Dl des Flachantriebs 6 beträgt vorzugsweise weniger als 100 mm. Vorzugsweise beträgt die Dicke Dl weniger als 80 mm. Der Durchmesser D2 beträgt typischerweise ca. 600 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder Flachantrieb 6 mit einer Bremse versehen. Besonders bevorzugt ist eine Anordnung, bei welcher pro Flachantrieb 6 eine Scheibenbremse 23, 36 vorgesehen ist. Ein entsprechendes Beispiel ist in Fig. 4 gezeigt. Dabei sitzt an dem Rotor 33 des jeweiligen Flachantriebs 6 eine Bremsscheibe 36 auf welche die Scheibenbremse 23 einwirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist pro Flachantrieb 6 mindestens je eine Gegenrolle 24 vorgesehen (siehe Fig. 2), um die Aufzugskabine 5 präzise führen zu können. Diese Gegenrolle 24 stellt sicher, dass der Zahnkranz 7 präzise in die komplementäre Verzahnung 25 eingreift. Vorzugsweise ist an jeder Kabineseite 5.1, 5.2 mindestens eine Gegenrolle 24 vorgesehen, die an der Führungsstruktur 10 abrollt und für einen sicheren Eingriff der Zahnkränze 7 in die komplementären Verzahnungen 25 sorgt. Eine mögliche Anordnung solcher Gegenrollen 24 ist der Fig. 2 zu entnehmen. Bei dieser Ausführungsform verlaufen die komplementären Verzahnungen 25 in Form von Zahnstangen vertikal entlang der Führungen 10. Die Gegenrollen 24 laufen entlang von Flächen, die parallel liegen zu den Zahnstangen, wobei sich diese Flächen auf einer gegenüberliegenden Seite befinden.
Besonders bevorzugt ist eine Anordnung, bei welcher die Tragmittel 19 exzentrisch im oberen Bereich der Aufzugskabine 5 so befestigt sind, dass sich die
Befestigungspunkte 8 der Tragmittel 19 auf einer Seite einer Vertikalebene VE befinden, die durch die Führungsstrukturen 10 aufgespannt wird. In Fig. 2 ist die Vertikalebene VE durch eine gestrichelte Linie angedeutet, die durch die Mitte der Führungsstrukturen 10 verläuft. Die Flachantriebe 6 befinden sich bei der exzentrischen Aufhängung auf der gegenüberliegenden Seite dieser Vertikalebene VE. Die exzentrische Aufhängung trägt der Tatsache Rechnung, dass durch die von den Flachantrieben 6 verursachten Antriebskräfte ein Drehmoment auf die gesamte Konstellation ausüben. Dieses Drehmoment kann, mindestens teilweise, ein durch eine solche exzentrische Aufhängung entstehendes Kräftepaar kompensieren.
Bei einer anderen Ausführungsform sind vorteilhafterweise an den Führungsstrukturen 10 Führungsschienen 10.1 angebracht, um die Aufzugskabine 5 präziser führen zu können, was zu einem erhöhten Fahrkomfort und zu reduziertem Verschleiss führt.
Eine weitere erfindungsgemässe Aufzugseinrichtung 100 ist in Fig. 5 in einer vereinfachten Darstellung gezeigt. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die als komplementäre Verzahnungen 25 dienenden Zahnstangen mit einer Schrägverzahnung versehen sind. Vorzugsweise sind die Zähne der linken Zahnstange und die Zähne der rechten Zahnstange so ausgerichtet, dass sie einen Winkel bilden, der zwischen 180 Grad (in diesem Fall haben beide
Zahnstangen eine Gradverzahnung) und 45 Grad liegt. In Fig. 5 sind die entsprechenden schrägverzahnten Zahnkränze 7 der Flachantriebe angedeutet und es ist die Aufzugskabine 5 zu erkennen. Dadurch, dass eine Schrägverzahnung zum Einsatz kommt, übernimmt die Paarung aus Zahnstangen und
Zahnkränzen 7 neben der Antriebsfunktion auch eine Führungsfunktion für die Aufzugskabine 5.
Gemäss Erfindung kann die Energie- und Signalzuführung zu den Flachantrieben 6 an der Aufzugskabine 5 über ein spezielles (Hänge-) Kabel im Aufzusschacht erfolgen, oder es können an der Führungsstruktur 10 Schleifkontakte oder Stromabnehmer vorgesehen sein. Neben den Flachantrieben 6 selbst kann auch die zugehörige Leistungselektronik auf oder an der Aufzugskabine 5 installiert werden. Dies führt aber zu einem etwas höheren Gewicht, das zu bewegen ist.
Vorzugsweise wird das Gewicht der Gegengewichte 18 so gewählt, dass es ungefähr das Gewicht der Aufzugskabine 5 ausgleicht. Durch eine derartige Ausbalancierung werden die Antriebskräfte reduziert, die von den Flachantrieben 6 aufzubringen sind.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher das Verhältnis vom Eigengewicht der Aufzugskabine 5 zum
Gewicht des Gegengewichts 18 so festgelegt wird, dass sich einer der beiden Zustände ergibt: (A) Eigengewicht der Aufzugskabine 5 grösser als das
Gewicht des Gegengewichts 18; (B) Gewicht des Gegengewichts 18 grösser als das Eigengewicht der Aufzugskabine 5. Bei der Ausführungsform (A) hat die leere, wie auch die beladene Aufzugskabine 5 immer die Tendenz im Aufzugsschacht nach unten zu ziehen, während das Gegengewicht 18 nach oben gezogen wird. In diesem Fall müssen die Flachantriebe 6 so dimensioniert werden, dass sie in der Lage sind eine Aufzugskabine 5 mit maximaler Beladung im Aufzugsschacht im Eigenantrieb nach oben zu fahren. Es ist ein Vorteil dieser Ausführungsform (A), dass die Flachantriebe 6 nur in eine Richtung antreiben müssen. Bei der Abwärtsfahrt der Aufzugskabine 5 müssen die
Flachantriebe 6 nicht antreiben. In einer bevorzugten Ausführungsform (A*), werden die Flachantriebe 6 zum Bremsen (z.B. als Wirbelstrombremsen) eingesetzt oder auf Generatorbetrieb geschaltet.
Bei der Ausführungsform (A) oder (A*) ist das Eigengewicht der Aufzugskabine 5 zwischen 1 und 10% grösser als das Gewicht des Gegengewichts 18. Bevorzugt ist ein 5% grosseres Eigengewicht der Aufzugskabine 5.
Bei der Ausführungsform (B) wird die leere, wie auch die beladene Aufzugskabine 5 immer im Aufzugsschacht nach oben gezogen, während das Gegengewicht 18 nach unten zieht. In diesem Fall müssen die Flachantriebe 6 so dimensioniert werden, dass sie in der Lage sind, eine Aufzugskabine 5 mit maximaler Beladung im Aufzugsschacht im Eigenantrieb nach unten zu fahren. Es ist ein Vorteil dieser Ausführungsform (B) , dass die Flachantriebe 6 nur in eine Richtung antreiben müssen. Bei der Aufwärtsfahrt der Aufzugskabine 5 müssen die Flachantriebe 6 nicht antreiben. In einer bevorzugten Ausführungsform (B*), werden die Flachantriebe 6 zum Bremsen (z.B. als Wirbelstrombremsen) des Gegengewichts 18 bei der Aufwärtsfahrt der Aufzugskabine 5 eingesetzt oder auf Generatorbetrieb geschaltet.
Bei der Ausführungsform (B) oder (B*) ist das Eigengewicht der Aufzugskabine 5 zwischen 1 und 10% kleiner als das Gewicht des Gegengewichts 18. Bevorzugt ist ein 5% kleineres Eigengewicht der Aufzugskabine 5.
Bei den Ausführungsformen (A), (A*), (B) und (B*) fällt das Zahnspiel nicht ins Gewicht, da die Flachantriebe 6 nur in eine Richtung antreiben müssen. Insbesondere werden Gleichgewichtszustände zwischen der Aufzugskabine und dem Gegengewicht vermieden, bei denen der Flachantrieb 6 ein um den Nullpunkt schwankendes Moment erzeugen muss. Dadurch wird die Regelung und Ansteuerung der Flachantriebe einfacher, da keine Übergänge von einer Momentrichtung zu einer anderen Momentrichtung auftreten.
Da ein Formschluss zwischen den Zahnkränzen 7 und den Zahnstangen 25 besteht, können optional die Bremsen an den Flachantrieben 6 als Fangvorrichtung/Freifallschutz verwendet werden. Damit kann die übliche Fangbremse an der Aufzugskabine 5 eingespart werden. Hier dienen also die Bremsen an den Flachantrieben 6 als eine Bremse für alle Funktionen.
Eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform zeichnet dadurch aus, dass die Zahnkränze 7 ganz oder teilweise mit Kunststoff ausgelegt sind, um die Laufeigenschaften beim Kämmen mit den Zahnstangen zu verbessern.

Claims

Patentansprüche :
1.
Aufzugsanlage (100) mit einer Aufzugskabine (5) mit zwei vertikalen seitlichen Führungsstrukturen (10) und mit zwei entlang der Führungsstrukturen (10) verfahrbaren Gegengewichten (18) und mit einem Eigenantrieb, wobei die Aufzugskabine (5) durch Tragmittel (19) mit den Gegengewichten (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Eigenantrieb an führungsseitigen, gegenüberliegenden Kabinenseiten (5.1, 5.2) der Aufzugskabine (5) je ein Flachantrieb (6) befestigt ist, wobei jeder Flachantrieb (6) einen Zahnkranz (7) aufweist, der in komplementäre Verzahnungen (25) eingreift, die an den Führungsstrukturen (10) vorgesehen sind, um eine Drehbewegung des Zahnkranzes (7) umzuwandeln in eine Vertikalbewegung der Aufzugskabine (5) .
2.
Aufzugsanlage (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Flachantrieben (6) um getriebelose Flachantriebe handelt.
3.
Aufzugsanlage (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Flachantrieben (6) um bürstenlose Permanentmagnet Motoren, respektive um bürstenlose gleichstromgespeiste Motoren, vorzugsweise um Permanentmagnet-Synchronmotoren handelt.
4. Aufzugsanlage (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Flachantrieben (6) um Aussenläufermotoren handelt.
5 .
Aufzugsanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rotoren (33) jedes Flachantriebs (6) eine mit einer Scheibenbremse (23) zusammenwirkende Bremsscheibe (36) vorgesehen ist.
6.
Aufzugsanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder führungsseitigen Kabinenseite (5.1, 5.2) mindestens eine Gegenrolle (24) vorgesehen ist, die an der Führungsstruktur (10) abrollt und für einen sicheren Eingriff der Zahnkränze (7) in die komplementären Verzahnungen (25) sorgt.
7.
Aufzugsanlage (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Tragmittel (19) exzentrisch im oberen Bereich der Aufzugskabine (5) so befestigt sind, dass Befestigungspunkte
(8) der
Tragmittel (19) sich auf einer Seite einer Vertikalebene (VE) befinden, die durch die Führungsstrukturen (10) aufgespannt wird, und die Flachantriebe (6) sich auf der gegenüberliegenden Seite dieser Vertikalebene (VE) befinden .
Aufzugsanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gegengewichte (18) im Inneren der Führungsstrukturen (10) verfahrbar sind.
9. Aufzugsanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den
Führungsstrukturen (10) Führungsschienen (10.1) angebracht sind, um die Aufzugskabine (5) zu führen.
1 0 .
Aufzugsanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkränze (7) und als komplementäre Verzahnungen (25) dienende Zahnstangen schräg verzahnt sind.
11.
Aufzugsanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Flachantrieb (6) je eine Bremse (23, 36) als Fangvorrichtung respektive Freifallschutz verwendet wird.
12.
Verfahren zum Betrieb einer Aufzugskabine (5) in einer Aufzugsanlage (100) bestehend aus vertikalen Führungsstrukturen (10), zwischen denen die Aufzugskabine (5) und an denen Gegengewichte (18) mittels Eigenantrieb verfahrbar sind und die
Aufzugskabine (5) durch Tragmittel (19) mit den Gegengewichten (18) verbunden ist, wobei das Verfahren aufweist: Ansteuerung des Eigenantriebs, Erzeugen einer Rotationsbewegung des Rotors, wobei mittels einer formschlüssigen Verbindung an der Führungsstruktur die Aufzugskabine (5) und die Gegengewichte (18) in eine lineare Bewegung entlang der Führungsstruktur (10) versetzt werden, so dass der Eigenantrieb an der Führungsstruktur (10) entlang klettert.
13.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Gegenrollen (24) an Führungsflächen (10.2) der Führungsstrukturen (10) geführt werden, so dass die formschlüssige Verbindung gewährleistet wird.
14 .
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung gewährleistet wird mittels horizontalen oder schrägverzahnten Zähnen des Rotors bzw. der Führungsstruktur (10)
15.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse (23) aktiviert wird, die auf den Eigenantrieb wirkt, wobei die Aufzugskabine (5) mittels der formschlüssigen Verbindung an der Führungsstruktur (10) festgesetzt wird.
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