EP3848314A1 - System zur messung der last in einem aufzugsystem sowie verfahren zur bestimmung der last einer aufzugskabine - Google Patents

System zur messung der last in einem aufzugsystem sowie verfahren zur bestimmung der last einer aufzugskabine Download PDF

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EP3848314A1
EP3848314A1 EP20151218.3A EP20151218A EP3848314A1 EP 3848314 A1 EP3848314 A1 EP 3848314A1 EP 20151218 A EP20151218 A EP 20151218A EP 3848314 A1 EP3848314 A1 EP 3848314A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
elevator car
movement
sensor
elevator
load
Prior art date
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Granted
Application number
EP20151218.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3848314B1 (de
Inventor
Danilo Peric
Michael Vogt
Philippe Henneau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inventio AG
Original Assignee
Inventio AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Inventio AG filed Critical Inventio AG
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Priority to EP20151218.3A priority patent/EP3848314B1/de
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Publication of EP3848314B1 publication Critical patent/EP3848314B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/34—Details, e.g. call counting devices, data transmission from car to control system, devices giving information to the control system
    • B66B1/3476—Load weighing or car passenger counting devices

Definitions

  • the present invention relates to a system for measuring the load in an elevator system with an elevator car, an energy supply system and a drive machine, as well as to a method for determining the load of the elevator car.
  • Elevator systems for transporting people and loads are well known and widely used.
  • An elevator system typically comprises an elevator car which is moved along an elevator shaft in the vertical direction by a drive machine.
  • the drive machine does mechanical work to move passengers or goods to a higher position, or brakes the elevator car when it is lowered from a higher to a lower location.
  • such an elevator system is additionally equipped with a counterweight in order, among other things, to minimize the transport energy required for a statistically frequent load of the elevator car, e.g. half load. If such a counterweight is present, it is possible that mechanical work from the drive machine is necessary when an empty elevator car is lowered and that energy is released when an empty elevator car is raised.
  • One aspect of the improved system for measuring the load in an elevator system relates to an elevator system with an elevator car (for example a passenger elevator with a passenger cabin), a power supply system and a drive machine.
  • the drive machine is set up to move the elevator car along a shaft and is connected to an energy supply system via electrical conductors.
  • the energy supply system is connected to a mains connection via electrical conductors.
  • the network connection preferably feeds the energy supply system with an essentially constant nominal voltage and frequency.
  • the system comprises a first sensor system for measuring a performance parameter.
  • the performance parameter is indicative of the performance of the drive machine.
  • the system comprises a second sensor system for measuring a characteristic variable of the direction of movement of the elevator car.
  • the direction of movement parameter is indicative of the direction of movement of the elevator car.
  • the system comprises a logic unit which is set up to determine the load of the elevator car from the measured performance and direction of movement parameters.
  • Another aspect of the invention relates to a method for determining the load of the elevator car of an elevator system.
  • the method includes the measurement of a performance parameter of the electrical conductors by means of the first sensor system and the measurement of a movement direction parameter of the drive machine by means of the second sensor system.
  • the power of the drive machine is derived from the performance parameter is determined and the direction of movement of the elevator car is determined from the direction of movement parameter.
  • the load of the elevator car is ultimately determined from the power of the drive machine and the direction of movement of the elevator car.
  • Embodiments of the present invention advantageously make it possible to provide the elements necessary for determining the aforementioned operating data without necessarily having to access a central control of the elevator system. Therefore, the flexibility, redundancy and reliability can be increased. According to embodiments, these elements can also be subsequently integrated into an existing elevator system without having to make changes to the existing control and drive electronics. This increases the compatibility with existing systems, simplifies the application and thus enables, among other things, a flexible and cost-effective retrofitting of existing elevator systems. If the existing elevator system already contains a possibility to determine the moving load, the system according to the invention also provides an additional measurement by means of which the existing system can be made redundant and thus fail-safe and, in the event of discrepancies between the two measurement results, helps to detect a malfunction.
  • the present invention also solves the problem of relating the direction of movement of the elevator car to the work of the machine and thus determining whether a full or an empty car was moved. This increases the informative value of the specific operating data.
  • the determination of a load on the elevator car is provided by means of a combination of sensor systems and a logic unit.
  • the cited parts of the invention are typically not integrated into the control or drive electronics or into the mechanical components of the elevator system during manufacture, but are added subsequently, for example in the course of maintenance of the elevator system.
  • the invention is at least partially functionally separated from the elevator system, so it is not necessary to integrate the sensor systems or the logic unit into the existing elevator system to be integrated in such a way that precise knowledge of the functioning of the system, e.g. the elevator control, is necessary. Likewise, the embodiment according to the invention does not significantly affect the elevator system. Intervention in the existing electromechanical system is thus avoided.
  • the load of the elevator car determined by the invention is provided by a logic unit in the form of a data record.
  • a data set contains at least one transported load as a single data point.
  • other data can be related to the load, such as the time at which the trip took place, the direction of the trip, the distance covered, the load at a certain time of the day and / or a discrepancy between loads at peak and Descent of the elevator system, these examples only being used for description and numerous other combinations being possible and also other values not measured or calculated by the described system being part of such a data record.
  • the logic unit can calculate the power of the drive machine on the basis of a performance parameter and can calculate the movement direction of the elevator car on the basis of a movement direction parameter.
  • values that are calculated on the basis of the determined parameters such as the torque of the drive machine, the integral of the torque of the drive machine over time, the integral of the electrical power over time, the direction of movement as a derivative of the position, the direction of movement as a derivative the acceleration, the direction of movement as a derivative of the distance, the direction of movement in the form of a binary polarity (e.g. + or -), the load, the load depending on the direction of movement, the integral of the load over time, the sum of all loads in an or several intervals, can optionally be calculated by the logic unit and be part of the data set or linked to the data set.
  • a binary polarity e.g. + or -
  • the load can be evaluated in the form of the actual mass, but the load can also be expressed, for example, as the number of people transported, as a percentage of the maximum load or as the electrical or mechanical work expended.
  • the raw data provided by the sensor systems can also be present in such a data record.
  • the data record is temporarily stored by the logic unit and made available to an authorized person on request.
  • the logic unit can also store the data record on a data carrier to save.
  • the data carrier can be exchangeable and suitable for further transport of the data. It is also conceivable that the logic unit actively sends the data record via suitable media when a previously defined condition occurs.
  • the condition can be, for example, the expiry of a previously defined time interval, or the fulfillment of any linked requirements, such as exceeding a previously defined number of journeys with a certain minimum load.
  • All systems suitable for sending data records come into consideration as a suitable medium, such as bus systems, wireless RF systems or packet-based networks.
  • the data record can be temporarily stored, distributed or processed in a decentralized IT infrastructure system, e.g. a cloud.
  • the IT infrastructure system can include a dedicated maintenance and monitoring system.
  • the logic unit can be a dedicated subsystem which, together with the necessary sensors, performs the function according to the invention in relation to an individual elevator system. It is possible that the logic unit forms a unit with one or more sensors of the sensor systems. However, it is also possible that the logic unit is designed to be spatially separated from the respective elevator systems.
  • the logic unit can consist of several subsystems that take on different functions. If the logic unit consists of several sub-systems, it is also possible that individual sub-systems can perform one or more functions equally and thus contribute to the reliability of the system. It is possible for a single logic unit to evaluate the sensor data from several elevator systems.
  • the logic unit is designed as a central server, which evaluates the sensor data of numerous elevator systems and provides a large number of data sets.
  • the communication between the logic unit and the sensor systems takes place via suitable systems, such as analog or digital, wired systems, bus systems, wireless RF systems or packet-based networks.
  • the logic unit can comprise an analog / digital converter which digitizes an analog input value, which can be a parameter of a sensor system.
  • the logic unit can comprise a memory in which a program for calculating the load of the elevator car is stored.
  • the memory can also contain further information, such as, for example, parameters or calibration values that are associated with information correlate via the specific elevator system so that these are available to the program.
  • the information mentioned can already be stored during the production of the logic unit, or also afterwards.
  • the information can be information that is obtained as part of a calibration of the system. The calibration can take place, for example, by means of the values that are obtained through one or more calibration or learning drives.
  • the logic unit can make calculations.
  • the logic unit typically comprises at least one controller which is connected to the memory in such a way that it can execute the program stored on it.
  • the parameters are provided to the logic unit by the respective sensor systems and can be temporarily stored therein.
  • the program is executed in the controller and carries out further operations with the temporarily stored values determined by sensors, which deliver results based on the input values.
  • the program can access the part of the memory that contains the elevator system-specific parameters.
  • the elevator system-specific parameter can be a calibration value with which a measured value can be multiplied, e.g. to calculate the power of the drive machine from the performance parameter or the direction of movement of the elevator car from the movement direction parameter.
  • a first sensor system which supplies a parameter based on the electrical power of the prime mover during operation, which is indicative of the mechanical power of the prime mover.
  • a parameter can be obtained by determining one or more parameters of one or more electrical conductor (s) which connect the drive machine to the energy supply system.
  • the energy supply system can be a frequency converter such as that used for operating synchronous motors as well as asynchronous motors. It can also be a rectifier or converter that is suitable for driving a DC motor. It can also be one or more simple switches that supply an asynchronous motor with three-phase current. Numerous other embodiments and combinations of energy supply systems are known, from which a person skilled in the art can choose depending on the drive technology used.
  • a performance parameter can be obtained by determining one or more parameters of one or more electrical conductor (s) which connect the power supply system of the drive machine to the network connection, for example the building's electricity network.
  • the sensor system for determining the performance parameter comprises at least one sensor.
  • the sensor is a current sensor.
  • the current sensor can be designed to be galvanically separated from the electrical conductor, for example by measuring the magnetic flux density around the electrical conductor. Depending on the drive, it can be an alternating current sensor or a direct current sensor.
  • the current sensor can be designed in such a way that it can be installed without having to be electrically connected in between.
  • the sensor can be designed as a resistor which is interposed in the electrical conductor and across which a voltage drop is measured.
  • the current in the conductor can be determined from the voltage drop.
  • the voltage drop can be determined as the differential voltage between two voltages to ground. In this way, the voltage applied to the drive machine can also be determined.
  • the senor is consequently a current and voltage sensor.
  • a voltage sensor can also be designed in such a way that a voltage is tapped at a connection point of the electrical conductor without interposing a component. Further values such as power, phase shift and power factor can be determined from the current and voltage.
  • the voltage and / or the current can be determined in a time-resolved manner, so that the sensor can also act as a frequency sensor.
  • the sensor can be designed as a temperature sensor that measures the heating of a known resistor, which is indicative of the power transported via the electrical conductor. Numerous other designs for the sensors mentioned are conceivable. The explanations just given are therefore only to be understood as examples.
  • both the network connection and the energy supply system can be designed as three-phase.
  • the performance parameter can be determined using two sensors.
  • the network connection and the energy supply system can be designed as three-phase and additionally have a neutral conductor. In this case, the performance parameter can be determined using three sensors. If it can be assumed that the load is largely the same on all phases, only a single sensor can be used on a single phase.
  • the prime mover comprises an alternating current machine.
  • the combination of voltage and current sensors can be used to determine the power and the phase shift in the electrical conductor, which can also be used to calculate a performance parameter consisting of total power and the information whether the drive is working as a motor or generator.
  • the ratio of current and voltage can also be used to determine whether the prime mover is working as a motor or a generator.
  • the operating mode of the machine can be determined via an additional sensor in the circuit mentioned. If the sensor already supplies suitable data when the prime mover starts up, the data obtained in this way can also be used to determine whether the machine is starting up as a motor or a generator, since, for example, a starting motor, in contrast to a generator, has high electrical power at low speeds having in the electrical conductor.
  • a second sensor system which supplies a parameter which is indicative of the direction of movement of the elevator car.
  • the direction of movement parameter is determined by at least one air pressure sensor.
  • the air pressure sensor can be attached at a point in the elevator shaft, this being preferably a location in the vicinity of one of the axial ends of the elevator shaft.
  • the direction of movement of the elevator car can be determined in that when the elevator car moves towards the sensor, there is a compression of the air column, as a result of which an increased air pressure is measured by the air pressure sensor.
  • the air pressure sensor is at the bottom of a vertical shaft, the air pressure sensor will detect a higher air pressure when the elevator car is traveling while the elevator car is moving down and will detect a lower air pressure as the elevator car is moving upward.
  • the air pressure sensor can also be placed at the upper end of the shaft in order to measure a higher air pressure when the car is being raised and a lower air pressure when the car is being lowered.
  • the air pressure sensor can likewise be attached to the elevator car.
  • the air pressure sensor will then measure a higher air pressure while the elevator car is traveling when the elevator car moves in the direction of the side on which the air pressure sensor is attached and a lower air pressure when it moves in the opposite direction.
  • the air pressure sensor can be used to measure a hydrostatic pressure when it is installed on the elevator car. The value measured in this way can be used, for example, using the barometric altitude formula or a simple approximation thereof by means of the difference between two measured air pressures, for example an air pressure before the journey and an air pressure after the journey, the direction of movement of the journey can be derived.
  • the air pressure sensor can also be attached to a counterweight of the elevator system.
  • a second, static air pressure sensor is used, which can be used to calibrate the first air pressure sensor.
  • the second air pressure sensor can be located in the elevator shaft, for example. Using suitable methods, e.g. subtracting the measured value of the first air pressure sensor from the measured value of the second air pressure sensor, external influences such as weather-related air pressure fluctuations or temperature influences can be compensated.
  • the sensor system comprises one or more position sensors for determining the position of the elevator car.
  • the position sensor can be designed in such a way that it determines the absolute position of the elevator car in the shaft.
  • the position sensor can also be designed in such a way that it detects the position of the elevator car in relation to another component of the elevator system.
  • the position sensor can indirectly sense the position of the elevator car by sensing the position of another part of the elevator system, such as a counterweight.
  • suitable position, distance and speed sensors Magnetic tape sensors, pulse generators and counters, (laser) interferometers, (laser) transit time measurement, (laser) phase modulation, (laser) Triangulation, luminous flux sensor, radar, ultrasonic range finder, Ultrasonic speed sensor, rotary encoder on the traction sheave, etc.
  • Positions can also be determined while driving.
  • the sensor system comprises one or more acceleration sensors.
  • the acceleration sensor can be attached to all positions of the elevator system that experience an acceleration force when starting and braking the elevator car, in particular the elevator car or the counterweight as well as the traction sheave, the suspension element, the pulley or other parts of the elevator system that move during operation.
  • the direction of movement parameter can be derived from the signal of the acceleration sensor by determining whether the acceleration force acting on the sensor is smaller or larger than the acceleration due to gravity. If the sensor is installed in or on the elevator car, for example, and the signal from the acceleration sensor corresponds to an acceleration force that is lower than that of the acceleration due to gravity when the elevator car starts up, it can be concluded from the direction of movement parameter measured by the acceleration sensor that the elevator car is moving downwards . Likewise, the direction of movement parameter when starting the elevator car will correspond to a higher acceleration when it is moved upwards. A reversal of the effects naturally occurs when the acceleration sensor is installed on the counterweight.
  • the signal from the acceleration sensor is evaluated using evaluation methods that increase the signal-to-noise ratio of the sensor.
  • the evaluation method can be integrated in the sensor or in the logic unit. For example, a longer sliding time average of the sensor value, spanning 30 seconds to 5 minutes, for example, can be formed in order to obtain a base value. For example, a further, shorter sliding means can be formed, the duration of which corresponds approximately to the acceleration time of the elevator car in normal operation.
  • a movement direction parameter can be obtained if the longer moving average is compared with the shorter moving average, e.g. a movement can then be inferred and a movement direction parameter can be obtained if the longer moving average exceeds the shorter moving average by more than a predetermined value exceeds or falls below.
  • the specified value can be in the range of 0.1 - 20%, e.g. 1 - 5%.
  • the sensor system comprises a number of sensors for determining the orientation of the rotating field with which the drive machine, which is designed as a three-phase machine, is supplied.
  • the embodiment is based on the fact that the direction of rotation of the drive machine correlates with the direction of movement of the elevator car.
  • the sensors for determining the orientation of the rotating field can be sensors of the first sensor system for determining the performance parameter.
  • individual or all sensors of the first sensor system for determining the performance parameter can also be sensors of the second sensor system for determining the direction of movement parameter.
  • the sensor system for determining the direction of movement parameter based on the orientation of the rotating field can be designed as a simple rotating field measuring device and typically includes a voltage measurement of three phases at suitable points on the electrical conductors that connect the drive machine to the energy supply system. Other arrangements are also conceivable, depending on the design of the drive machine or the energy supply system.
  • the elevator system includes a counterweight.
  • the counterweight is used, among other things, to reduce the force required to transport a fully loaded elevator car and thus make it possible to use a smaller-sized drive machine.
  • the counterweight is typically dimensioned in such a way that an empty elevator car and an elevator car loaded with the maximum load require the same force for transportation. Typically, this has the consequence that with a half-loaded cabin, only a minimum of power and thus performance is required. In this case, we speak of a 50% compensation.
  • Counterweights with different dimensions can also be used. A compensation of 10% to 90% of the maximum load is conceivable. For example counterweights can be designed in such a way that they compensate about 30% of the maximum load.
  • the elevator system does not include a counterweight.
  • a counterweight means that it cannot be concluded from the power of the drive machine alone whether a predominantly empty car is being transported downwards or a predominantly full car upwards, since the same energy must be used in both cases.
  • information about the direction of movement of the elevator car is advantageous in addition to the power of the drive machine.
  • the invention comprises a method by means of which the load of the elevator car can be determined.
  • the method can be implemented in the logic unit.
  • the method includes measuring a performance parameter of the electrical conductors by means of a first sensor system and measuring the direction of movement parameter of the elevator car by means of a second sensor system.
  • the parameters measured by the sensor systems are made available to the logic unit.
  • the parameter can be converted into a digital value.
  • the conversion of the parameter can already take place in the sensor system or it can be a function of the logic unit.
  • the parameter can consist of several partial values, for example when the sensor system comprises several sensors and the parameter contains several measured values.
  • the method determines the performance of the drive machine from the performance parameter and the direction of movement of the elevator car from the movement direction parameter. The method then determines the load on the elevator car from the power and the direction of movement.
  • the first sensor system determines the performance parameter of the drive machine when the power consumption of the machine has leveled itself to a stable value during operation (in steady-state operation).
  • This performance parameter is indicative of the power consumption of the prime mover (e.g. in steady-state operation), i.e. indicates the power and / or allows the power to be determined by means of a unique function (e.g. by means of multiplication with a constant, application of another function, and / or access to tabular stored Values).
  • the power consumption is also defined for the case that electrical power is generated and output by the machine.
  • the performance parameter can indicate the (positive) absolute amount of the power consumption or have the opposite (negative) sign.
  • the sign of the performance parameter contains a statement as to whether the drive machine is consuming or outputting power; in the first case, this information cannot be identified from the power consumption.
  • the performance parameter can have a first (e.g. positive) sign when power is consumed and a second (e.g. negative) sign different from the first sign when power is output.
  • the method only determines a power of the drive machine if a direction of movement parameter was previously determined and it is clear from the direction of movement parameter that the elevator car has moved and accordingly the power of the drive machine was used to drive the elevator car.
  • the second sensor system detects a direction of movement parameter during operation, which indicates the direction of movement of the elevator car.
  • the direction of movement can be determined by determining the difference between the characteristic quantity of the direction of movement and a previously determined reference value.
  • a direction of movement parameter is recorded before the operation, that is to say before the journey, and after the operation, that is to say after the journey.
  • the direction of movement of the elevator car can be obtained by determining the difference between the two parameters of the direction of movement, for example by subtracting the values from one another.
  • the direction of movement of the elevator car can be expressed as a positive value if the measured value is greater than the reference value or the first sensor value is greater than the second sensor value (and vice versa).
  • a value of +1 can correspond to an elevator car traveling upwards and a value of -1 to an elevator car traveling downwards.
  • the direction of movement parameter can serve to restrict the solution space of a system of equations that calculates a load of the elevator car from the power of the drive machine in such a way that an unambiguous determination is possible.
  • the method can make use of the usual mathematical methods or also use algorithms or programs.
  • v the absolute value of the speed of the car (in m / s), g the gravitational constant, and d the direction of movement (+1 or -1 as stated above).
  • v the absolute value of the speed of the car (in m / s), g the gravitational constant, and d the direction of movement (+1 or -1 as stated above).
  • v the absolute value of the speed of the car (in m / s), g the gravitational constant, and d the direction of movement (+1 or -1 as stated above).
  • d the absolute value of the speed of the car (in
  • the method accordingly includes a function for compensating for such disruptive influences.
  • the logic unit can also correlate the parameters with the values to be determined by comparing them with tables, characteristic curves or characteristic diagrams stored in the memory of the logic unit and thus deliver results.
  • the results can be intermediate results that are used to determine a final result.
  • the determination of the final result can be done in the same way as the determination of the intermediate results.
  • Other methods or algorithms for determining the results for example of power and direction of movement from the parameters of the sensor systems, as well as determining the load of the elevator car from the intermediate results, such as neural networks or machine learning, can be part of the method.
  • the calculated or determined values can be stored by the logic unit.
  • the calculated or determined values can also be transitive and discarded after the determination of the subsequent value.
  • the calculated or determined values can be linked to other values that are not part of the method.
  • the method includes a possibility of calibration, so that, for example, the sensor systems or parts thereof can be calibrated in such a way that the values determined therefrom lie within a confidence interval.
  • the calibration can take place through one or more calibration runs.
  • the calibration includes a first learning trip with an empty elevator car and a second learning trip with a known load, for example the body weight of a fitter.
  • the method includes the possibility of self-calibration.
  • the values obtained through the calibration can be stored in the logic unit in the form of tables, characteristic curves or characteristic diagrams or the like.
  • the method comprises providing the measured, determined and / or calculated values in the form of a data record.
  • the record can be provided as it has already been described in connection with the logic unit.
  • FIG. 1 an exemplary elevator system 100 is shown, which can usually occur in this form in buildings, but also in ships or other vertically extending structures.
  • the elevator system comprises an elevator car 110, often also referred to as an elevator car, and a counterweight 102 in a shaft 101.
  • the shaft usually extends predominantly vertically, preferably with an inclination of less than 15 °.
  • the cabin 110 and the counterweight 102 are suspended from a support means 103 which is guided over one or more deflection rollers 104.
  • the construction chosen for illustration corresponds to a 1: 1 suspension with 50% weight compensation; It is known to those skilled in the art that numerous types of suspension with a different number or configuration of deflection rollers, counterweights and suspension elements are possible.
  • the suspension element 103 is guided over a drive pulley 105 and driven by it.
  • the traction sheave 105 is mechanically connected to the drive machine 120, so that the drive machine 120 can transmit mechanical energy to it.
  • the prime mover 120 may include a transmission.
  • a drive pulley 105 a drive drum or a direct drive can also be possible.
  • the drive machine 120 and traction sheave 105 are installed at the upper end of the elevator system 100. Typically, these and other parts of the drive are provided in a separate machine room (not shown), but the elevator system 100 can also be designed without a machine room.
  • the machine room or the place where the drive components are housed can be also at other positions that do not necessarily have to be in spatial proximity to the elevator shaft 101.
  • the drive components can form a unit with the elevator car.
  • the drive machine 120 typically also has the function of a brake in order to enable a controlled travel of the elevator car 110 even in the case of mechanical energy being released.
  • the braking function can be ensured in various ways by the drive machine 120, for example by a mechanical brake, which can also act as a parking brake, or by an electromotive brake, also known as a dynamo brake, and a direct current or counter current brake.
  • the drive machine 120 is connected to the energy supply system 121 via electrical conductors 122. The number of conductors depends on the type of drive machine 120.
  • the wiring of the motor also influences the number of conductors required, e.g. with a delta connection, also known as a delta connection, in contrast to a star connection, there is no need for a neutral conductor.
  • the electrical conductors 122 can also be sensor lines or data connections which supply the energy supply system 121 with information about corresponding operating states of the drive machine 120. Numerous other drive forms and wiring options are known to the person skilled in the art, so that they will not be discussed in more detail here.
  • the energy supply system 121 is connected with the electrical conductors 123 to a network connection 124, which is, for example, a building electricity network.
  • the network connection provides electrical energy to the energy supply system 121, an embodiment in the form of a network or network not being absolutely necessary; the connection 124 can, for example, also be fed solely by a dedicated generator, for example an emergency power unit.
  • the network connection 124 preferably feeds the energy supply system 121 with an essentially constant nominal voltage and frequency.
  • the electrical conductors 123 for example with one or more, for example three, outer conductors.
  • the mains connection is three-phase.
  • the network connection additionally comprises a neutral conductor.
  • the energy supply system 121 supplies the drive machine 120 with the energy necessary for operation.
  • the design depends on the manner in which the prime mover 120 is operated.
  • the drive machine 120 comprises a permanent magnet synchronous motor.
  • the energy supply system 121 is typically a frequency converter, also called a frequency converter, which feeds the drive machine 120 in multiple phases with a variable frequency that is ideally dependent on the current operating state of the drive machine 120 and adapted to it.
  • Other designs are known in particular from older elevator systems, for example the motor of the drive machine 120 can be a direct current motor that is fed by a rectifier, for example a converter, this rectifier forming the energy supply system 121 or a part thereof.
  • a particularly simple embodiment of the energy supply system 121 is possible if the drive machine 120 comprises an asynchronous motor, since the supply system 121 only has the task of correct coil wiring in the case of a suitable supply through the mains connection 124. Further combinations of drive machine 120 and energy supply system 121 are possible, so that the possibilities mentioned are only examples.
  • the elevator system 100 comprises a first sensor system 130 for measuring a performance characteristic of an electrical power flowing through the electrical conductors 122.
  • the further first sensor system 131 can also measure a power parameter of an electrical power flowing through the electrical conductor 123.
  • the first sensor system 130, 131 comprises a large number of possible sensors, which have already been described earlier in terms of their function and their possible combinations.
  • the first sensor system 130, 131 provides the performance characteristic of the logic unit 150 (dashed line).
  • the elevator system 100 comprises a second sensor system 140 for measuring a characteristic variable of the direction of movement of the elevator car.
  • the sensor system 140 is attached to the outer top side of the elevator car 110, but it can also be attached to it be attached to one of the outer sides or to the floor of the elevator car 110.
  • the sensor system can also be attached to the inside or between the inside and outside cladding of the elevator car 110.
  • the sensor system 140 is typically set up to determine the direction of movement parameter on the basis of air pressure, the distance of the elevator car 110 from any point, or the position of the car 110 or the like.
  • the elevator system 100 comprises a further second sensor system 141 for measuring a movement direction parameter of the elevator car 110, which is placed in the vicinity of the drive machine 120, for example in the vicinity of the traction sheave 105, and the movement direction parameter based on properties of the drive system during operation, for example the direction of rotation of the traction sheave 105 is determined.
  • the elevator system 100 comprises a further second sensor system 142 for measuring a movement direction parameter of the elevator car 110, which is placed on the counterweight 102.
  • values such as those measured by the second sensor system 140 can also be determined by the second sensor system 142, a value being obtained as a rule which correlates with the opposite of the direction of movement that the elevator car 110 performs.
  • the elevator system 100 comprises a further second sensor system 143 for measuring a movement direction parameter of the elevator car 110, which is placed on the floor of the elevator shaft 101.
  • the second sensor system 143 can also be attached to the ceiling of the shaft 101 or to one of the side walls.
  • the sensor system 143 is typically set up to determine the distance between the elevator car 110 or the counterweight 102 in relation to the sensor system.
  • the sensor system 143 can also be set up to detect the direction of movement of the elevator car 110 or counterweight 102 during operation.
  • the second sensor system 140-143 also provides the direction of movement parameter to the logic unit 150 (dashed line).
  • the logic unit 150 determines the load of the elevator car from the performance parameter of the first sensor system 130, 131 and the movement direction parameter of the second sensor system 140-143. For this purpose, the power of the drive system 120 and the direction of movement of the elevator car 110 are typically first determined as an intermediate step.
  • the logic unit is typically housed in the machine room and its dimensions can correspond, for example, to an expansion module in the nano-ITX form factor.
  • Fig. 2a serves to illustrate the exemplary graphical relationship between power P, direction of movement, load compensation L A and load L.
  • the power of the prime mover P was plotted against the load L, expressed as part of the maximum load. An approximately linear relationship is assumed.
  • the speed of the elevator car is always the same during operation.
  • the prime mover operates as a motor.
  • the release of mechanical energy, including braking power, is expressed by a negative sign.
  • P min and -P min are equal, but this is typically not the case.
  • the direction of movement and the load L can be inferred from the power P alone.
  • the load compensation corresponds to 50% of the maximum load of the elevator car. It can be seen that at the point of ideal compensation, i.e. at 50% of the maximum load, the energy required to transport the elevator car becomes minimal (P min ). It can also be seen that the necessary maximum power decreases by 50% compared to a zero compensation, so the drive machine can be dimensioned smaller. It can also be seen that energy is released in the range of 0-50% of the maximum load when the elevator car moves upwards; energy must only be used in the range of 50-100% load. Exactly the opposite is true when driving down. Since the dead weight of the elevator car is also compensated, P min and - P min are also smaller in this case than in the case without compensation.
  • any arbitrary load balancing values can be described by two load sections, one of the sections by a system without load balancing and the second section by a system with 50% load balancing in the load range 0% to 2 L A (in the case from 0% ⁇ L A ⁇ 50%) or 50% to 2 ⁇ (1 - L A ) (in the case of 50% ⁇ L A ⁇ 100%), where L A corresponds to the balanced load.
  • a performance parameter is measured which is indicative of the performance of the prime mover.
  • the performance characteristic can be provided by the first sensor system 130, 131.
  • the power of the drive machine is determined from the power parameter.
  • the specific power contains information about whether the power is driving power or braking power. A braking power is expressed, for example, with a negative sign.
  • step 202 a measurement of the direction of movement parameter of the elevator car takes place in step 202.
  • the direction of movement parameter can be provided by the second sensor system 140-143.
  • step 212 the direction of movement of the elevator car is determined from the direction of movement parameter. Steps 202 and 212 can be dispensed with if the load of the elevator car can already be clearly determined from the power of the drive machine.
  • step 220 the result values from steps 211 and 212 are converted using a method which is based on the in connection with Fig. 2a described model works, determines the load of the elevator car.
  • the elevator system 100 is a passenger elevator with 1: 1 suspension and a counterweight with 50% compensation.
  • the drive takes place with a gearless drive system 120, which comprises a permanent magnet excited synchronous motor.
  • the drive system is fed by a frequency converter as the supply system 121.
  • the drive system 120 brakes mechanically and additionally electrically, in that the electrical energy produced by the motor is dissipated via a resistor network that is part of the supply system 121.
  • An inductive current sensor on one of the phases of the electrical conductor 123 and a voltage sensor on the same phase serve as the first sensor system 130.
  • An ultrasonic sensor 143 is used as the second sensor system, which provides a characteristic variable for the direction of movement by measuring the frequency shift of the reflection due to the Doppler effect, as well as an acceleration sensor 142 on the counterweight 102.
  • the sensor system 130 and the sensor system 142, 143 are connected to the logic unit 150 by means of a WLAN connection.
  • the logic unit is housed in the machine room.
  • the logic unit 150 evaluates the following parameters according to method 200:
  • the performance parameter contains the current of a conductor of the electrical conductors 123 during operation.
  • a characteristic map is used to calculate from the performance parameter that the drive machine 120 is operated as a motor with an output of 20 kW.
  • the frequency of the reflected ultrasonic signal is determined from the direction of movement parameter by means of a Fourier transformation and, by comparison with the higher-frequency original signal, it is determined that the elevator car is moving away from the sensor, i.e. upwards. From the electrical power and the direction of movement, it is now determined by comparison with a previously recorded table that an upward transport with a power of 20 kW corresponds to a load of 640 kg.
  • the logic unit 150 evaluates the following parameters according to method 200:
  • the performance parameter contains both the current and the voltage of a conductor of the electrical conductor 122 during operation, resolved in time. From the parameters, by determining the phase shift, it is established that the drive machine 120 is working as a generator and is delivering a braking power of 5 kW to the energy supply system 121. Since it is a question of braking power, the value is determined as -5 kW. From the direction of movement parameter of the sensor system 142 on the counterweight 102, it is determined that the sensor measured a higher acceleration than the acceleration due to gravity when the elevator car 110 was braked at the end of the journey, and it was concluded that the counterweight 102 went down and thus the elevator car 110 went up . From the electrical power and the direction of movement, it is now determined by comparison with a previously recorded table that an upward transport with a power of -5 kW corresponds to a load of 30 kg.

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Abstract

System zur Messung der Last in einem Aufzugsystem mit einer Aufzugskabine, einem Energieversorgungssystem und einer Antriebsmaschine, wobei die Antriebsmaschine eingerichtet ist, um die Aufzugskabine einen Schacht entlang zu bewegen, das Energieversorgungssystem über elektrische Leiter mit einem Netzanschluss verbunden ist, und wobei die Antriebsmaschine über elektrische Leiter mit dem Energieversorgungssystem verbunden ist, wobei das System ein erstes Sensorsystem zum Messen einer Leistungs-Kenngröße umfasst und die Leistungs-Kenngröße indikativ für die Leistung der Antriebsmaschine ist, das System ein zweites Sensorsystem zum Messen einer Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine umfasst und die Bewegungsrichtungs-Kenngröße indikativ für die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine ist, und das System eine Logikeinheit umfasst, wobei die Logikeinheit eingerichtet ist, um aus den gemessenen Leistungs- und Bewegungsrichtungs-Kenngrößen eine Last der Aufzugskabine zu berechnen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Messung der Last in einem Aufzugsystem mit einer Aufzugskabine, einem Energieversorgungssystem und einer Antriebsmaschine, sowie auf ein Verfahren zur Bestimmung der Last der Aufzugskabine. Aufzugsysteme für den Personen- und Lastentransport sind hinlänglich bekannt und weit verbreitet. Ein Aufzugsystem umfasst typischerweise eine Aufzugskabine, die durch eine Antriebsmaschine einen Aufzugsschacht in vertikaler Richtung entlang bewegt wird. Im einfachsten Fall leistet die Antriebsmaschine dafür mechanische Arbeit, um Fahrgäste oder Beförderungsgut in eine höhergelegene Position zu befördern, oder bremst die Aufzugskabine beim Absenken von einem höhergelegenen zu einem tiefergelegenen Ort ab. In vielen Fällen ist ein solches Aufzugsystem zusätzlich mit einem Gegengewicht ausgestattet, um unter anderem die nötige Beförderungsenergie für eine statistisch häufig auftretende Last der Aufzugskabine, z.B. halber Last, zu minimieren. Ist ein solches Gegengewicht vorhanden, dann ist es möglich, dass beim Herablassen einer leeren Aufzugskabine mechanische Arbeit von der Antriebsmaschine nötig ist und beim Hochfahren einer leeren Aufzugskabine Energie frei wird.
  • Da Aufzugsysteme, die für den Personentransport vorgesehen sind, hohen Sicherheitsanforderungen genügen müssen, unterliegen diese umfangreicher und häufiger Wartung. Um den Verschleiß von einzelnen Bauteilen bereits ohne aufwändige Inspektion abschätzen zu können, ist es von Vorteil, aussagekräftige Daten zum vorausgegangenen Betrieb zur Verfügung zu haben. Insbesondere die Anzahl an Fahrten sowie die dabei transportierte Last sind wichtige Kenngrößen. Eine Möglichkeit der Messung der genannten Last mittels an der Aufzugkabine angebrachten Sensoren wird in EP 0 755 894 A1 geschildert. Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der transportierten Last in einem industriellen Pendelsystem auf Basis der von der Antriebsmaschine aufgebrachten Leistung wird in US 4,053,742 beschrieben.
  • Beiden genannten Erfindungen ist gemein, dass die Messung der Werte, auf deren Basis die Last in weiterer Folge berechnet wird, mittels fest eingebauter Sensoren geschieht, deren Vorhandensein bereits bei der Konstruktion der Systeme eingeplant sein musste. Dieses Erfordernis kann die Flexibilität reduzieren. Eine Änderung oder Nachrüstung ist etwa häufig nur unter erheblichem Aufwand möglich und gestaltet sich besonders dann schwierig, wenn die Funktionsweise von relevanten Teilen des Aufzugsystems, z.B. der Aufzugssteuerung, nicht genau bekannt ist. Auch ist es erwünscht, die Redundanz und somit die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, zumindest einige der oben genannten Punkte zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beschriebene System zur Messung der Last in einem Aufzugsystem und durch das in Anspruch 10 genannte Verfahren gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen geschildert.
  • Ein Aspekt des verbesserten Systems zur Messung der Last in einem Aufzugsystem betrifft ein Aufzugssystem mit einer Aufzugskabine (beispielsweise einen Personenaufzug mit einer Personenkabine), einem Energieversorgungssystem und einer Antriebsmaschine. Die Antriebsmaschine ist eingerichtet, die Aufzugskabine einen Schacht entlang zu bewegen und ist über elektrische Leiter mit einem Energieversorgungssystem verbunden. Das Energieversorgungssystem ist über elektrische Leiter mit einem Netzanschluss verbunden. Vorzugsweise speist der Netzanschluss das Energieversorgungssystem mit einer im wesentlichen konstanten Nennspannung und Frequenz. Das System umfasst ein erstes Sensorsystem zum Messen einer Leistungs-Kenngröße. Die Leistungs-Kenngröße ist indikativ für die Leistung der Antriebsmaschine. Des Weiteren umfasst das System ein zweites Sensorsystem zum Messen einer Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine. Die Bewegungsrichtungs-Kenngröße ist indikativ für die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine. Des Weiteren umfasst das System eine Logikeinheit, die dazu eingerichtet ist, aus den gemessenen Leistungs- und Bewegungsrichtungs-Kenngrößen die Last der Aufzugskabine zu bestimmen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Last der Aufzugskabine eines Aufzugsystems. Das Verfahren beinhaltet die Messung einer Leistungs-Kenngröße der elektrischen Leiter mittels des ersten Sensorsystems und die Messung einer Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Antriebsmaschine mittels des zweiten Sensorsystems. Aus der Leistungs-Kenngröße wird die Leistung der Antriebsmaschine bestimmt und aus der Bewegungsrichtungs-Kenngröße wird die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine bestimmt. Aus der Leistung der Antriebsmaschine und der Bewegungsrichtung der Aufzugskabine wird letztendlich die Last der Aufzugskabine bestimmt.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erlauben es vorteilhafterweise, die zur Bestimmung der zuvor genannten Betriebsdaten notwendigen Elemente vorzusehen, ohne zwingend auf eine zentrale Steuerung des Aufzugsystems zugreifen zu müssen. Daher kann die Flexibilität, Redundanz und Zuverlässigkeit erhöht werden. Gemäß Ausführungsformen können diese Elemente auch nachträglich in ein bestehendes Aufzugsystem integriert werden, ohne dafür Änderungen an der bestehenden Steuerungs- und Antriebselektronik vornehmen zu müssen. Das erhöht die Kompatibilität mit bestehenden Systemen, vereinfacht die Anwendung und ermöglicht so unter anderem eine flexible und kostengünstige Nachrüstung von bestehenden Aufzugsystemen. Sofern das bestehende Aufzugsystem bereits eine Möglichkeit zur Bestimmung der bewegten Last enthält, liefert das erfindungsgemäße System außerdem eine zusätzliche Messung, durch die das bestehende System redundant und damit ausfallsicher gestaltet werden kann und im Fall von Diskrepanzen zwischen den zwei Messergebnissen zum Erkennen einer Störung beiträgt.
  • Da aufgrund der zuvor beschriebenen, oftmals vorhandenen Gegengewichte die mechanische Leistung der Antriebsmaschine nicht zwangsläufig der Last der Aufzugskabine entspricht, löst die vorliegende Erfindung außerdem das Problem, die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine in Relation zur Arbeit der Maschine zu setzen und somit zu bestimmen, ob eine volle oder eine leere Kabine bewegt wurde. Dadurch erhöht sich die Aussagekraft der bestimmten Betriebsdaten.
  • In hier beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Bestimmung einer Last der Aufzugskabine mittels einer Kombination aus Sensorsystemen und einer Logikeinheit vorgesehen. Die genannten Teile der Erfindung werden dabei typischerweise nicht bereits bei der Herstellung in die Steuerungs- oder Antriebselektronik oder in die mechanischen Komponenten des Aufzugsystems integriert, sondern nachträglich hinzugefügt, beispielsweise im Zuge einer Wartung des Aufzugsystems.
  • Die Erfindung ist dabei zumindest teilweise funktional vom Aufzugsystem getrennt, es ist also nicht nötig, die Sensorsysteme oder die Logikeinheit in das bestehende Aufzugsystem so zu integrieren, dass eine genaue Kenntnis der Funktionsweise des Systems, z.B. der Aufzugssteuerung nötig ist. Gleichermaßen beeinflusst die erfindungsgemäße Ausführung das Aufzugsystem nicht in erheblichem Maß. Ein Eingriff in das bestehende elektromechanische System wird somit vermieden.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird die durch die Erfindung bestimmte Last der Aufzugskabine durch eine Logikeinheit in Form eines Datensatzes bereitgestellt. Ein Datensatz enthält zumindest eine beförderte Last als einzelnen Datenpunkt. Außerdem können weitere Daten mit der Last in Relation gesetzt werden, wie beispielsweise der Zeitpunkt, an dem die Fahrt stattgefunden hat, die Richtung der Fahrt, die zurückgelegte Wegstrecke, die Auslastung zu einer bestimmten Tageszeit und/oder eine Diskrepanz von Lasten beim Hoch- und Herabfahren des Aufzugsystems, wobei diese Beispiele nur der Beschreibung dienen und zahlreiche andere Kombinationen möglich sind und auch weitere, nicht durch das beschriebene System gemessene oder berechnete Werte Teil eines solchen Datensatzes sein können. Die Logikeinheit kann auf Basis einer Leistungs-Kenngröße die Leistung der Antriebsmaschine errechnen, und auf Basis einer Bewegungsrichtungs-Kenngröße die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine errechnen. Auch weitere Werte, die auf Basis der ermittelten Kenngrößen errechnet werden, wie z.B. das Drehmoment der Antriebsmaschine, das Integral des Drehmoments der Antriebsmaschine über die Zeit, das Integral der elektrischen Leistung über die Zeit, die Bewegungsrichtung als Ableitung der Position, die Bewegungsrichtung als Ableitung der Beschleunigung, die Bewegungsrichtung als Ableitung der Entfernung, die Bewegungsrichtung in Form einer binären Polarität (z.B. + oder -), die Last, die Last in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung, das Integral der Last über die Zeit, die Summe aller Lasten in einem oder mehreren Intervallen, können optional durch die Logikeinheit berechnet und Teil des Datensatzes sein oder mit dem Datensatz verknüpft werden.
  • Die Last kann in Form der tatsächlichen Masse ausgewertet werden, es kann jedoch auch die Last z.B. als Anzahl von beförderten Personen, als Prozentwert der Maximallast oder als aufgewendete elektrische oder mechanische Arbeit ausgedrückt werden. Neben den beschriebenen, aus den Rohdaten abgeleiteten Werten können auch die von den Sensorsystemen bereitgestellten Rohdaten in einem solchen Datensatz vorhanden sein. Der Datensatz wird durch die Logikeinheit zwischengespeichert und auf Abruf einer befugten Person zur Verfügung gestellt. Die Logikeinheit kann den Datensatz auch auf einem Datenträger speichern. Der Datenträger kann austauschbar und zum Weitertransport der Daten geeignet sein. Es ist auch denkbar, dass die Logikeinheit den Datensatz aktiv bei Eintreten einer zuvor definierten Bedingung über geeignete Medien versendet. Bei der Bedingung kann es sich beispielsweise um den Ablauf eines zuvor definierten Zeitintervalls handeln, oder um die Erfüllung von beliebig verknüpften Voraussetzungen, wie beispielsweise das Überschreiten einer zuvor definierten Anzahl an Fahrten mit einer bestimmten Mindestlast. Als geeignetes Medium kommen alle zum Versenden von Datensätzen geeignete Systeme in Frage, wie z.B. Bussysteme, drahtlose RF-Systeme oder paketbasierte Netzwerke. Der Datensatz kann in einem dezentralen IT-Infrastruktursystem, z.B. einer Cloud, zwischengespeichert, weiterverteilt oder verarbeitet werden. Das IT-Infrastruktursystem kann ein dediziertes Wartungs- und Überwachungssystem umfassen.
  • Bei der Logikeinheit kann es sich gemäß von Ausführungsbeispielen um ein dediziertes Teilsystem handeln, das zusammen mit den nötigen Sensoren die erfindungsgemäße Funktion in Bezug auf ein einzelnes Aufzugsystem übernimmt. Es ist möglich, dass die Logikeinheit eine Einheit mit einem oder mehreren Sensoren der Sensorsysteme bildet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Logikeinheit räumlich getrennt von den jeweiligen Aufzugsystemen ausgeführt ist. Die Logikeinheit kann aus mehreren Teilsystemen bestehen, die unterschiedliche Funktionen übernehmen. Wenn die Logikeinheit aus mehreren Teilsystemen besteht, ist es auch möglich, dass einzelne Teilsysteme eine oder mehrere Funktionen gleichermaßen ausführen können und somit zur Ausfallsicherheit des Systems beitragen. Es ist möglich, dass eine einzelne Logikeinheit die Sensordaten mehrerer Aufzugsysteme auswertet. Es ist möglich, dass die Logikeinheit als zentraler Server ausgeführt ist, welche die Sensordaten zahlreicher Aufzugsysteme auswertet und eine Vielzahl von Datensätzen bereitstellt. Die Kommunikation der Logikeinheit mit den Sensorsystemen findet über geeignete Systeme statt, wie z.B. analoge oder digitale, kabelgebundene Systeme, Bussysteme, drahtlose RF-Systeme oder paketbasierte Netzwerke.
  • Die Logikeinheit kann einen Analog/Digitalwandler umfassen, der einen analogen Eingangswert, bei dem es sich um eine Kenngröße eines Sensorsystems handeln kann, digitalisiert. Die Logikeinheit kann einen Speicher umfassen, in dem ein Programm zum Berechnen der Last der Aufzugskabine gespeichert ist. Der Speicher kann außerdem weitere Informationen enthalten, wie z.B. Kenngrößen oder Kalibrierungswerte, die mit Informationen über das spezifische Aufzugsystem korrelieren, sodass diese dem Programm zur Verfügung stehen. Die genannten Informationen können bereits bei der Fertigung der Logikeinheit, oder auch nachträglich gespeichert werden. Bei den Informationen kann es sich um Informationen handeln, die im Rahmen einer Kalibrierung des Systems erhalten werden. Die Kalibrierung kann beispielsweise mittels der Werte erfolgen, die durch eine oder mehrere Kalibrierungs- bzw. Lernfahrten erhalten werden.
  • Um die Last der Aufzugskabine zu bestimmen, kann die Logikeinheit Berechnungen anstellen. Dazu umfasst die Logikeinheit typischerweise zumindest einen Controller, der mit dem Speicher so verbunden ist, dass er das darauf gespeicherte Programm ausführen kann.
  • Die Kenngrößen werden der Logikeinheit von den jeweiligen Sensorsystemen bereitgestellt und können darin zwischengespeichert werden. Das Programm wird im Controller ausgeführt und vollführt mit den zwischengespeicherten, sensorisch bestimmten Werten weitere Operationen, die basierend auf den Eingangswerten Ergebnisse liefern. Dazu kann das Programm auf den Teil des Speichers zugreifen, der die Aufzugsystemspezifischen Kenngrößen beinhaltet. Beispielsweise kann es sich bei der Aufzugsystemspezifischen Kenngröße um einen Kalibrierungswert handeln, mit dem ein Messwert multipliziert werden kann, um z.B. aus der Leistungs-Kenngröße die Leistung der Antriebsmaschine oder aus der Bewegungsrichtungs-Kenngröße die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine zu errechnen.
  • Zur Berechnung der Last ist ein erstes Sensorsystem vorgesehen, das eine Kenngröße basierend auf der elektrischen Leistung der Antriebsmaschine im Betrieb liefert, die indikativ für die mechanische Leistung der Antriebsmaschine ist. In einer besonders günstigen Ausführungsform kann eine solche Kenngröße erhalten werden, indem eine oder mehrere Kenngrößen eines oder mehrerer elektrischen/-r Leiter(s) bestimmt werden, welche die Antriebsmaschine mit dem Energieversorgungssystem verbinden. Bei dem Energieversorgungssystem kann es sich um einen Frequenzumrichter handeln, wie er für den Betrieb von Synchronmotoren wie auch von Asynchronmotoren verwendet wird. Es kann sich auch um einen Gleichrichter oder Umformer handeln, der zum Antrieb eines Gleichstrommotors geeignet ist. Es kann sich auch um einen oder mehrere einfache Schalter handeln, die einen Asynchronmotor mit Drehstrom versorgen. Zahlreiche weitere Ausführungsformen und Kombinationen von Energieversorgungssystemen sind bekannt, aus denen ein Fachmann in Abhängigkeit der verwendeten Antriebstechnik auswählen kann.
  • In einer weiteren günstigen Ausführungsform kann eine Leistungs-Kenngröße erhalten werden, indem eine oder mehrere Kenngrößen eines oder mehrerer elektrischen/-r Leiter(s) bestimmt werden, welche das Energieversorgungssystem der Antriebsmaschine mit dem Netzanschluss, also beispielsweise dem Gebäudestromnetz verbinden.
  • Das Sensorsystem zur Bestimmung der Leistungs-Kenngröße umfasst zumindest einen Sensor. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Sensor um einen Stromsensor. Der Stromsensor kann galvanisch getrennt von dem elektrischen Leiter ausgeführt sein, indem beispielsweise die magnetische Flussdichte um den elektrischen Leiter gemessen wird. In Abhängigkeit des Antriebs kann es sich um einen Wechselstromsensor oder einen Gleichstromsensor handeln. Der Stromsensor kann so ausgeführt sein, dass eine Installation möglich ist, ohne dass dieser elektrisch zwischengeschalten werden muss. In einer weiteren Ausführungsform kann der Sensor als Widerstand ausgeführt sein, der in den elektrischen Leiter zwischengeschalten ist und über welchem ein Spannungsabfall gemessen wird. Aus dem Spannungsabfall kann der Strom des Leiters bestimmt werden. Der Spannungsabfall kann als Differenzspannung zwischen zwei Spannungen gegen Masse bestimmt werden. So kann zusätzlich die an der Antriebsmaschine anliegende Spannung bestimmt werden. In einer solchen Ausführungsform handelt es sich bei dem Sensor folglich um einen Strom- und Spannungssensor. Ein Spannungssensor kann auch so ausgeführt sein, dass eine Spannung an einem Anschlusspunkt des elektrischen Leiters abgegriffen wird, ohne ein Bauteil zwischenzuschalten. Aus Strom- und Spannung können weitere Werte, wie z.B. die Leistung, die Phasenverschiebung und der Leistungsfaktor bestimmt werden.
  • Die Spannung und/oder der Strom können zeitaufgelöst bestimmt werden, wodurch der Sensor auch als Frequenzsensor wirken kann. Der Sensor kann als Temperatursensor ausgeführt sein, der die Erwärmung eines bekannten Widerstands misst, welche indikativ für die über den elektrischen Leiter transportierte Leistung ist. Zahlreiche weitere Bauformen für die genannten Sensoren sind denkbar. Die soeben angegebenen Ausführungen sind demnach nur als Beispiele zu verstehen.
  • Je nach Art der Antriebsmaschine kann es vorteilhaft sein, dass das Sensorsystem mehrere Sensoren umfasst, um die Leistungs-Kenngröße zu erhalten. In einer Ausführungsform kann sowohl der Netzanschluss, als auch das Energieversorgungssystem dreiphasig ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Leistungs-Kenngröße mittels zweier Sensoren bestimmt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann der Netzanschluss sowie das Energieversorgungssystem dreiphasig ausgebildet sein und zusätzlich einen Neutralleiter aufweisen. In diesem Fall kann die Leistungs-Kenngröße mittels dreier Sensoren bestimmt werden. Wenn davon ausgegangen werden kann, dass die Last auf allen Phasen überwiegend gleich ist, kann auch jeweils nur ein einzelner Sensor an einer einzelnen Phase verwendet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann es auch vorteilhaft sein, zur eindeutigen Bestimmung der Leistungs-Kenngröße mehrere Sensoren eines unterschiedlichen Typs in Kombination zu verwenden, oder eine Messung an unterschiedlichen Stellen des Energieversorgungssystems durchzuführen. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die Antriebsmaschine als Bremse, beispielsweise als regenerative Nutzbremse eingesetzt wird.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Antriebsmaschine eine Wechselstrommaschine. Hier kann es vorkommen, dass es auch mit Wissen der Drehrichtung nicht möglich, mittels eines einzelnen Sensors festzustellen, ob die Maschine als Motor oder Generator arbeitet, da beispielsweise aus Wechselstrom-Messwerten keine Fließrichtung abgeleitet werden kann. Hier kann beispielsweise durch die Kombination von Spannungs- und Stromsensor die Leistung sowie die Phasenverschiebung im elektrischen Leiter bestimmt werden, wodurch ebenfalls eine Leistungs-Kenngröße bestehend aus Gesamtleistung und der Information, ob der Antrieb als Motor oder Generator arbeitet, berechnet werden kann. Auch kann das Verhältnis aus Strom und Spannung dazu genutzt werden um zu bestimmen, ob die Antriebsmaschine als Motor oder Generator arbeitet. Wenn die Antriebsmaschine so ausgeführt ist, dass beim Bremsen die generierte elektrische Leistung über einen Shunt oder einen anderen, gesonderten Stromkreis abgeführt wird, kann über einen zusätzlichen Sensor im genannten Stromkreis der Betriebsmodus der Maschine bestimmt werden. Wenn der Sensor beim Anlaufen der Antriebsmaschine bereits geeignete Daten liefert, kann auch aus den so gewonnenen Daten bestimmt werden, ob die Maschine als Motor oder Generator anläuft, da beispielsweise ein anlaufender Motor im Gegensatz zu einem Generator bei geringen Drehzahlen eine hohe elektrische Leistung im elektrischen Leiter aufweist.
  • Zahlreiche weitere Kombinationen aus Sensoren und Auswertungsmethoden sind denkbar, die die Bestimmung der oben genannten Leistungs-Kenngröße ermöglichen, sodass die genannten Lösungen nur als Beispiel zu verstehen sind.
  • Zur Berechnung der Last ist ein zweites Sensorsystem vorgesehen, das eine Kenngröße liefert, die indikativ für die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird - alternativ oder in Ergänzung zu dem im Folgenden beschriebenen Beschleunigungssensor - die Bewegungsrichtungs-Kenngröße durch zumindest einen Luftdrucksensor bestimmt. Der Luftdrucksensor kann an einem Punkt im Aufzugsschacht angebracht sein, wobei es sich hierbei vorzugsweise um eine Stelle in der Nähe einer der axialen Enden des Aufzugsschachtes handelt. In diesem Fall kann die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine dadurch ermittelt werden, dass es bei einer Bewegung der Aufzugskabine hin zu dem Sensor zu einer Verdichtung der Luftsäule kommt, wodurch durch den Luftdrucksensor ein erhöhter Luftdruck gemessen wird. Befindet sich der Luftdrucksensor beispielsweise am unteren Ende eines vertikalen Schachts, dann wird der Luftdrucksensor beim Fahren der Aufzugskabine einen höheren Luftdruck feststellen, während sich die Aufzugskabine abwärts bewegt, und einen geringeren Luftdruck feststellen, während sich die Aufzugskabine aufwärts bewegt. Der Luftdrucksensor kann auch am oberen Ende des Schachts platziert sein, um beim Herauffahren der Kabine einen höheren Luftdruck zu messen und beim Herabfahren der Kabine einen geringeren Luftdruck.
  • Gleichermaßen kann der Luftdrucksensor an der Aufzugskabine angebracht sein. Der Luftdrucksensor wird dann während der Fahrt der Aufzugskabine einen höheren Luftdruck messen, wenn sich die Aufzugskabine in die Richtung der Seite bewegt, an der der Luftdrucksensor angebracht ist und einen geringeren Luftdruck, wenn sie sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Zusätzlich dazu kann der Luftdrucksensor bei der Montage an der Aufzugskabine dazu genutzt werden, einen hydrostatischen Druck zu messen. Aus dem so gemessenen Wert kann beispielsweise unter Benutzung der barometrischen Höhenformel oder einer einfachen Näherung davon mittels der Differenz aus zwei gemessenen Luftdrücken, beispielsweise einem Luftdruck vor der Fahrt und einem Luftdruck nach der Fahrt, die Bewegungsrichtung der Fahrt abgeleitet werden. Der Luftdrucksensor kann auch an einem Gegengewicht des Aufzugsystems angebracht sein.
  • In einem günstigen Ausführungsbeispiel wird neben dem an einer beweglichen Komponente des Aufzugssystems angebrachten, ersten Luftdrucksensor ein zweiter, statischer Luftdrucksensor benutzt, der zur Kalibrierung des ersten Luftdrucksensors genutzt werden kann. Der zweite Luftdrucksensor kann sich beispielsweise im Aufzugschacht befinden. Durch geeignete Verfahren, z.B. die Subtraktion des Messwerts des ersten Luftdrucksensors vom Messwert des zweiten Luftdrucksensors, können äußere Einflüsse wie z.B. wetterbedingte Luftdruckschwankungen oder Temperatureinflüsse kompensiert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Sensorsystem einen oder mehrere Positionssensoren zur Bestimmung der Position der Aufzugskabine. Der Positionssensor kann so ausgeführt sein, dass er die absolute Position der Aufzugskabine im Schacht bestimmt. Der Positionssensor kann auch so ausgeführt sein, dass er die Position der Aufzugskabine in Relation zu einem anderen Bauteil des Aufzugsystems erfasst. Der Positionssensor kann die Position der Aufzugskabine indirekt erfassen, indem er die Position eines anderen Teils des Aufzugsystems, wie z.B. eines Gegengewichts erfasst.
  • Als mögliche Ausführungsformen des Positionssensors kommen verschiedene Bauweisen in Frage. Manche dieser Ausführungsformen bestimmen die Entfernung von zwei Punkten und erlauben Rückschlüsse über die Position der Aufzugskabine. Solche Sensoren können auch als Entfernungsmesser bezeichnet werden. Manchen dieser Ausführungsformen bestimmen die Änderung der Position als Funktion der Zeit und können auch als Geschwindigkeitssensoren bezeichnet werden. Als Montageort des Positionssensors kommen alle bereits im Zusammenhang mit anderen Sensoren beschriebene Stellen in Frage. Auch eine Bestimmung der Bewegungsrichtung der Aufzugskabine im Betriebsraum ist möglich, indem die Bewegungsrichtungs-Kenngröße durch die Laufrichtung von geeigneten Teilen des Aufzugsystems, z.B. der Treibscheibe oder des Tragmittels bestimmt wird. Die folgende, nicht abschließende Liste an möglichen Ausführungen liefert Beispiele für geeignete Positions-, Entfernungs- und Geschwindigkeitssensoren: Magnetbandsensor, Impulsgeber und -zähler, (Laser-)Interferometer, (Laser-)Laufzeitmessung, (Laser-)Phasenmodulation, (Laser-)Triangulation, Lichtstromsensor, Radar, Ultraschallentfernungsmesser, Ultraschall-Geschwindigkeitssensor, Rotationsencoder an der Treibscheibe usw.
  • Sofern die Bestimmung der Bewegungsrichtung der Aufzugskabine aus der vom Positionssensor gelieferten Bewegungsrichtungs-Kenngröße nicht direkt möglich ist, kann es nötig sein, die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine aus der Differenz von zwei gemessenen Positionen, z.B. der Bewegungsrichtungs-Kenngröße vor der Fahrt und der Bewegungsrichtungs-Kenngröße nach der Fahrt, zu ermitteln. Ebenso können Positionen während der Fahrt bestimmt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Sensorsystem einen oder mehrere Beschleunigungssensoren. Der Beschleunigungssensor kann an allen Positionen des Aufzugsystems angebracht werden, die beim Anfahren und Abbremsen der Aufzugskabine eine Beschleunigungskraft erfahren, insbesondere auch der Aufzugskabine oder dem Gegengewicht sowie der Treibscheibe, dem Tragmittel, der Umlenkrolle oder sonstigen im Betrieb bewegten Teile des Aufzugsystems. Die Bewegungsrichtungs-Kenngröße lässt sich aus dem Signal des Beschleunigungssensors ableiten, indem bestimmt wird, ob die auf den Sensor wirkende Beschleunigungskraft kleiner oder größer ist als die Erdbeschleunigung. Ist der Sensor beispielsweise in oder an der Aufzugskabine installiert und das Signal des Beschleunigungssensors entspricht beim Anfahren der Aufzugskabine einer Beschleunigungskraft, die geringer ist als die der Erdbeschleunigung, kann aus der durch den Beschleunigungssensor gemessenen Bewegungsrichtungs-Kenngröße gefolgert werden, dass sich die Aufzugskabine abwärts bewegt. Gleichermaßen wird die Bewegungsrichtungs-Kenngröße beim Anfahren der Aufzugskabine einer höheren Beschleunigung entsprechen, wenn die diese aufwärts bewegt wird. Zu einer Umkehr der Effekte kommt es naturgemäß, wenn der Beschleunigungssensor am Gegengewicht installiert ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Signal des Beschleunigungssensors über Auswertungsmethoden ausgewertet, die den Signal-/Rauschabstand des Sensors erhöhen. Die Auswertungsmethode kann im Sensor oder auch in der Logikeinheit integriert sein. Beispielsweise kann ein längeres, z.B. 30 Sekunden - 5 Minuten umspannendes, gleitendes zeitliches Mittel des Sensorwerts gebildet werden, um einen Basiswert zu erhalten. Beispielsweise kann ein weiteres, kürzeres gleitendes Mittel gebildet werden, dessen Dauer etwa der Beschleunigungszeit der Aufzugskabine im Normalbetrieb entspricht.
  • Beispielsweise kann eine Bewegungsrichtungskenngröße erhalten werden, wenn das längere gleitende Mittel mit dem kürzeren gleitenden Mittel verglichen wird, z.B. kann dann eine Bewegung gefolgert werden und eine Bewegungsrichtungs-Kenngröße erhalten werden, wenn das längere gleitende Mittel das kürzere gleitende Mittel um mehr als einen vorgegebenen Wert übersteigt oder unterschreitet. Der vorgegebene Wert kann im Bereich von 0.1 - 20%, z.B. 1 - 5% liegen.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Sensorsystem eine Anzahl an Sensoren zur Bestimmung der Orientierung des Drehfelds, mit dem die Antriebsmaschine, welche als Drehstrommaschine ausgeführt ist, versorgt wird. Der Ausführungsform liegt zu Grunde, dass die Drehrichtung der Antriebsmaschine mit der Bewegungsrichtung der Aufzugskabine korreliert.
    Bei den Sensoren zur Bestimmung der Orientierung des Drehfelds kann es sich um Sensoren des ersten Sensorsystems zur Bestimmung der Leistungs-Kenngröße handeln. Somit können einzelne oder alle Sensoren des ersten Sensorsystems zur Bestimmung der Leisungs-Kenngröße auch Sensoren des zweiten Sensorsystems zur Bestimmung der Bewegungsrichtungs-Kenngröße sein.
    Das Sensorsystem zur Bestimmung der Bewegungsrichtungs-Kenngröße auf Basis der Orientierung des Drehfelds kann als einfaches Drehfeldmessgerät ausgeführt sein und umfasst typischerweise eine Spannungsmessung von drei Phasen an geeigneten Stellen der elektrischen Leiter, die die Antriebsmaschine mit dem Energieversorgungssystem verbinden. Auch andere Anordnungen sind, je nach Ausführung der Antriebsmaschine oder des Energieversorgungssystems, denkbar.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Aufzugsystem ein Gegengewicht. Das Gegengewicht dient unter anderem dazu, die Kraft zur Beförderung einer voll beladenen Aufzugskabine zu verringern und es damit zu ermöglichen, eine kleiner dimensionierte Antriebsmaschine zu verwenden.
    Das Gegengewicht ist typischerweise so bemessen, dass eine leere Aufzugskabine und eine mit der Maximallast beladene Aufzugskabine dieselbe Kraft zur Beförderung benötigen. Typischerweise hat dies zur Folge, dass bei einer zur Hälfte beladenen Kabine nur ein Minimum an Kraft und damit Leistung benötigt werden. In diesem Fall wird von einem 50%-Ausgleich gesprochen. Auch anders dimensionierte Gegengewichte können verwendet werden. Ein Ausgleich von 10 % bis 90 % der Maximallast ist denkbar. Beispielsweise können Gegengewichte so ausgelegt sein, dass sie etwa 30 % der Maximallast kompensieren. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Aufzugsystem kein Gegengewicht.
    Das Vorhandensein eines Gegengewichts hat zur Folge, dass allein aus der Leistung der Antriebsmaschine nicht geschlussfolgert werden kann, ob eine vorwiegend leere Kabine abwärts befördert wird oder eine vorwiegend volle Kabine aufwärts, da in beiden Fällen dieselbe Energie aufgewendet werden muss. Um die Last der Kabine bestimmen zu können, ist also neben der Leistung der Antriebsmaschine auch eine Information über die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine vorteilhaft.
  • In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Erfindung ein Verfahren, mittels welchem die Last der Aufzugskabine bestimmt werden kann. Das Verfahren kann in der Logikeinheit implementiert sein. Typischerweise umfasst das Verfahren das Messen einer Leistungs-Kenngröße der elektrischen Leiter mittels eines ersten Sensorsystems sowie das Messen der Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine mittels eines zweiten Sensorsystems. Die durch die Sensorsysteme gemessenen Kenngrößen werden der Logikeinheit bereitgestellt. Dazu kann die Umwandlung der Kenngröße in einen digitalen Wert vorgenommen werden. Die Umwandlung der Kenngröße kann bereits im Sensorsystem erfolgen oder eine Funktion der Logikeinheit sein. Die Kenngröße kann aus mehreren Teilwerten bestehen, beispielsweise dann, wenn das Sensorsystem mehrere Sensoren umfasst und die Kenngröße mehrere Messwerte beinhaltet.
  • In weiterer Folge bestimmt das Verfahren die Leistung der Antriebsmaschine aus der Leistungs-Kenngröße und die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine aus der Bewegungsrichtungs-Kenngröße. In weiterer Folge bestimmt das Verfahren aus der Leistung und der Bewegungsrichtung die Last der Aufzugskabine.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird durch das erste Sensorsystem die Leistungskenngröße der Antriebsmaschine dann bestimmt, wenn sich die Leistungsaufnahme der Maschine im Betrieb auf einen stabilen Wert eingepegelt hat (im steady-state-Betrieb). Diese Leistungskenngröße ist indikativ für die Leistungsaufnahme der Antriebsmaschine (z.B. im steady-state-Betrieb), d.h. gibt die Leistung an und/oder erlaubt die Bestimmung der Leistung mittels einer eindeutigen Funktion (beispielsweise mittels Multiplikation mit einer Konstanten, Anwendung einer anderen Funktion, und/oder Zugriff auf tabellarisch gespeicherte Werte).
  • Die Leistungsaufnahme ist auch für den Fall definiert, dass elektrische Leistung von der Maschine erzeugt und abgegeben wird. In diesem Fall kann die Leistungs-Kenngröße den (positiven) Absolutbetrag der Leistungsaufnahme angeben oder ein umgekehrtes (negatives) Vorzeichen haben. Im letzteren Fall enthält das Vorzeichen der Leistungs-Kenngröße eine Aussage darüber, ob die Antriebsmaschine Leistung aufnimmt oder abgibt; im ersteren Fall ist diese Information nicht aus der Leistungsaufnahme erkennbar. Insbesondere kann die Leistungs-Kenngröße ein erstes (z.B. positives) Vorzeichen aufweisen, wenn Leistung aufgenommen wird, und ein zweites (z.B. negatives) vom ersten Vorzeichen verschiedenes Vorzeichen aufweisen, wenn Leistung abgegeben wird.
  • In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel bestimmt das Verfahren nur dann eine Leistung der Antriebsmaschine, wenn zuvor eine Bewegungsrichtungs-Kenngröße bestimmt wurde und durch die Bewegungsrichtungs-Kenngröße klar ist, dass sich die Aufzugskabine bewegt hat und demnach die Leistung der Antriebsmaschine zum Antrieb der Aufzugskabine benutzt wurde.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird durch das zweite Sensorsystem während des Betriebs eine Bewegungsrichtungs-Kenngröße erfasst, welches die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine angibt. Beispielsweise kann die Bewegungsrichtung durch die Bestimmung der Differenz der Bewegungsrichtungs-Kenngröße zu einem zuvor bestimmten Referenzwert ermittelt werden.
    In einem Ausführungsbeispiel wird jeweils eine Bewegungsrichtungs-Kenngröße vor dem Betrieb, also vor der Fahrt, und nach dem Betrieb, also nach der Fahrt erfasst. Durch die Bestimmung der Differenz der beiden Bewegungsrichtungs-Kenngrößen zueinander, also z.B. durch Subtraktion der Werte voneinander, kann die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine erhalten werden.
    Beispielsweise kann die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine als Positivwert ausgedrückt werden, wenn der gemessene Wert größer ist, als der Referenzwert, oder der erste Sensorwert größer ist als der zweite Sensorwert (und umgekehrt). Beispielsweise kann ein Wert von +1 einer aufwärtsfahrenden und ein Wert von -1 einer abwärtsfahrenden Aufzugskabine entsprechen.
  • Die Bewegungsrichtungs-Kenngröße kann dazu dienen, den Lösungsraum eines Gleichungssystems, das aus der Leistung der Antriebsmaschine eine Last der Aufzugskabine errechnet, so einzuschränken, dass eine eindeutige Bestimmung möglich ist. Dazu kann sich die Methode den üblichen mathematischen Methoden bedienen oder auch Algorithmen oder Programme einsetzen.
  • In einem Beispiel ist die Leistung P (in W) hängt mit der Last L (in kg) und dem Gegengewicht G abzüglich Kabinengewicht (in kg) wie folgt zusammen: P = d ⋅ L − G ⋅ v ⋅ g
    Figure imgb0001
     Hierbei ist |v| der Absolut-Betrag der Geschwindigkeit der Kabine (in m/s), g die Gravitationskonstante, und d die Bewegungsrichtung (+1 oder -1 wie oben angegeben). Es werden in diesem Beispiel der Einfachheit halber weitere Komponenten (Trägheit, Gewicht der Seile) und Reibung vernachlässigt.
    Der Absolut-Betrag der Geschwindigkeit der Kabine im steady-state-Betrieb für einen gegebenen Aufzug ist typischerweise bekannt und kann daher als Konstante angenommen werden.
    Aus der obigen Gleichung folgt für die Last L (Beachte, dass d = 1/d): L = G + d ⋅ P / v ⋅ g
    Figure imgb0002
     Hierbei können G und (|v|·g) als für den Aufzug bekannte Konstanten betrachtet werden. Somit sind in diesem Beispiel zu einem bekannten Wert von P grundsätzlich zwei Werte für die Last möglich, L = G + P / (|v| · g) und L = G - P / (|v| · g). Kenntnis von d aufgrund der Bewegungsrichtungs-Kenngröße erlaubt es, diese Mehrdeutigkeit zu eliminieren.
  • Das obige Beispiel dient der vereinfachenden Illustration. Auch für komplexere Berechnungsmethoden (etwa unter Berücksichtigung weiterer Faktoren wie Reibung und Masseträgheiten; Berechnung von L unter direkter Verwendung der Leistungs-Kenngröße ohne explizite Bestimmung der Leistung P, Verwendung von Maschinenlern-Algorithmen, usw) gilt das Grundprinzip, dass die Kenntnis der Bewegungsrichtung die Mehrdeutigkeit der obengenannten Gleichung eliminiert und eine eindeutige Lösung der Last erlaubt.
  • Eine Möglichkeit für Störeinflüsse ist beispielsweise die sich ändernde Totallast des Aufzugssystems durch die unterschiedliche Seillänge des Tragmittels an unterschiedlichen Positionen der Aufzugskabine im Schacht. Je nach Aufzugssystem kann dies auf mechanische Weise kompensiert sein. Auch der weitere Energieverbrauch des Aufzugssystems, beispielsweise der Grundverbrauch von Beleuchtungssystem oder Energieversorgungssystem, können die gemessene Leistung beeinflussen. In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren demnach eine Funktion zur Kompensierung solcher Störeinflüsse.
  • Die Logikeinheit kann auch die Kenngrößen durch Abgleich mit in dem Speicher der Logikeinheit gespeicherten Tabellen, Kennlinien oder Kennfeldern mit den zu bestimmenden Werten korrelieren und so Ergebnisse liefern. Die Ergebnisse können Zwischenergebnisse sein, die für die Bestimmung eines Endergebnisses verwendet werden. Die Bestimmung des Endergebnisses kann auf dieselbe Art und Weise geschehen, wie die Bestimmung der Zwischenergebnisse. Weitere Methoden oder Algorithmen zur Bestimmung der Ergebnisse, beispielsweise von Leistung und Bewegungsrichtung aus den Kenngrößen der Sensorsysteme, als auch die Bestimmung der Last der Aufzugskabine aus den Zwischenergebnissen, wie z.B. neuronale Netzwerke oder maschinelles Lernen können Teil der Methode sein.
  • Die berechneten oder bestimmten Werte können durch die Logikeinheit gespeichert werden. Die berechneten oder bestimmten Werte können auch transitiv sein und nach der Bestimmung des Folgewerts verworfen werden. Die berechneten oder bestimmten Werte können mit weiteren Werten, die nicht Teil des Verfahrens sind, verknüpft werden. In einem weiteren Beispiel kann es vorteilhaft sein, wenn das Verfahren eine Möglichkeit der Kalibrierung umfasst, sodass beispielsweise die Sensorsysteme oder Teile davon so kalibriert werden können, dass die daraus bestimmten Werte innerhalb eines Konfidenzintervalls liegen. Die Kalibrierung kann durch eine oder mehrere Kalibrierungsfahrten erfolgen. In einem Beispiel umfasst die Kalibrierung eine erste Lernfahrt mit einer leeren Aufzugskabine sowie eine zweite Lernfahrt mit einer bekannten Last, beispielsweise dem Körpergewicht eines Monteurs. In einem weiteren, vorteilhaften Beispiel umfasst das Verfahren die Möglichkeit der Selbstkalibrierung. Die durch die Kalibrierung erhaltenen Werte können in Form von Tabellen, Kennlinien oder Kennfeldern oder dergleichen in der Logikeinheit gespeichert werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Bereitstellen der gemessenen, bestimmten und / oder berechneten Werte in Form eines Datensatzes. Der Datensatz kann so bereitgestellt werden, wie es bereits im Zusammenhang mit der Logikeinheit beschrieben wurde.
  • Im Folgenden sind verschiedene Aspekte der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher erläutert.
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Aufzugsystems in einem Gebäude,
    Fig. 2a
    ein Beispielgraph zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Last, Leistung und Bewegungsrichtung
    Fig. 2b
    eine beispielhafte Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Bestimmung der Last einer Aufzugskabine als Blockdiagramm
  • In Fig. 1 ist ein beispielhaftes Aufzugsystem 100 gezeigt, das in dieser Form üblicherweise in Gebäuden, aber auch in Schiffen oder sonstigen sich vertikal erstreckenden Konstrukten vorkommen kann. Das Aufzugsystem umfasst eine Aufzugskabine 110, häufig auch als Fahrkorb bezeichnet, sowie ein Gegengewicht 102 in einem Schacht 101. Der Schacht erstreckt sich üblicherweise vorwiegend vertikal, vorzugsweise mit einer Neigung von unter 15°. Kabine 110 und Gegengewicht 102 sind an einem Tragmittel 103 aufgehängt, das über eine oder mehrere Umlenkrollen 104 geführt wird. Die zur Veranschaulichung gewählte Konstruktion entspricht einer 1:1-Aufhängung mit 50% Gewichtsausgleich; dem Fachmann ist bekannt, dass zahlreiche Aufhängungsarten mit einer unterschiedlichen Anzahl bzw. Konfiguration von Umlenkrollen, Gegengewichten und Tragmitteln möglich sind.
    Das Tragmittel 103 wird über eine Treibscheibe 105 geführt und durch diese angetrieben. Dazu ist die Treibscheibe 105 mechanisch mit der Antriebsmaschine 120 verbunden, sodass die Antriebsmaschine 120 mechanische Energie auf diese übertragen kann. Die Antriebsmaschine 120 kann ein Getriebe beinhalten. Anstatt einer Treibscheibe 105 kann auch eine Antriebstrommel oder ein Direktantrieb möglich sein.
    In dem gezeigten Beispiel sind Antriebsmaschine 120 und Treibscheibe 105 am oberen Ende des Aufzugsystems 100 installiert. Typischerweise werden diese und weitere Teile des Antriebs in einem eigenen Triebwerksraum (nicht gezeigt) bereitgestellt, das Aufzugsystem 100 kann aber auch triebwerksraumlos ausgeführt sein. Alternativ kann sich der Triebwerksraum oder die Stelle, an der die Antriebskomponenten untergebracht sind, auch an anderen Positionen, die nicht zwangsläufig in räumlicher Nähe zum Aufzugsschacht 101 liegen müssen, befinden. Die Antriebskomponenten können mit der Aufzugskabine eine Einheit bilden.
    Die Antriebsmaschine 120 umfasst typischerweise auch die Funktion als Bremse, um auch im Fall von freiwerdender mechanischer Energie eine kontrollierte Fahrt der Aufzugskabine 110 zu ermöglichen. Die Bremsfunktion kann durch die Antriebsmaschine 120 auf verschiedene Arten gewährleistet werden, beispielsweise durch eine mechanische Bremse, die auch als Feststellbremse wirken kann, oder durch eine elektromotorische Bremse, auch bekannt als Dynamobremse, sowie eine Gleichstrom- oder Gegenstrombremse.
    Die Antriebsmaschine 120 ist über elektrische Leiter 122 mit dem Energieversorgungssystem 121 verbunden. Die Anzahl der Leiter ist hier abhängig von der Art der Antriebsmaschine 120. Beispielsweise kann es im Fall eines fremderregten Synchronmotors nötig sein, zusätzlich zum Drehfeld auch noch einen Erregerstrom zur Verfügung zu stellen, während dies für Asynchronmotoren, Gleichstrommotoren mit Kommutator oder permanentmagneterregte Synchronmotoren nicht der Fall ist. Auch die Beschaltung des Motors beeinflusst die Anzahl von nötigen Leitern, z.B. entfällt bei einer Dreiecksschaltung, auch bekannt als Delta-Schaltung, im Gegensatz zur Sternschaltung die Notwendigkeit eines Nullleiters. Zusätzlich dazu kann es sich bei den elektrischen Leitern 122 auch um Sensorleitungen oder Datenverbindungen handeln, die dem Energieversorgungssystem 121 Informationen über entsprechende Betriebszustände der Antriebsmaschine 120 liefern. Zahlreiche weitere Antriebsformen und Beschaltungsmöglichkeiten sind dem Fachmann bekannt, sodass hier nicht näher darauf eingegangen wird.
  • Das Energieversorgungssystem 121 ist mit den elektrischen Leitern 123 mit einem Netzanschluss 124 verbunden, bei dem es sich beispielsweise um ein Gebäudestromnetz handelt. Der Netzanschluss stellt elektrische Energie an das Energieversorgungssystem 121 bereit, wobei eine Ausführung in Form eines Netzes oder Netzwerks nicht zwingend notwendig ist; der Anschluss 124 kann beispielsweise auch alleine durch einen dedizierten Generator, beispielsweise ein Notstromaggregat, gespeist werden. Vorzugsweise speist der Netzanschluss 124 das Energieversorgungssystem 121 mit einer im wesentlichen konstante Nennspannung und Frequenz. Je nachdem, wie das Energieversorgungssystem 121 gestaltet ist, sind auch für die elektrischen Leiter 123 unterschiedlich Ausführungen möglich, beispielsweise mit einem oder mehreren, beispielsweise drei Außenleitern. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Netzanschluss dreiphasig ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Netzanschluss zusätzlich einen Neutralleiter.
  • Das Energieversorgungssystem 121 versorgt die Antriebsmaschine 120 mit der zum Betrieb nötigen Energie. Die Ausführung ist abhängig von der Art und Weise, wie die Antriebsmaschine 120 betrieben wird. In einer typischen Ausführungsform umfasst die Antriebsmaschine 120 einen permanentmagneterregten Synchronmotor. In diesem Fall handelt es sich bei dem Energieversorgungssystem 121 typischerweise um einen Frequenzwandler, auch Frequenzumrichter genannt, der die Antriebsmaschine 120 mehrphasig mit einer variablen Frequenz speist, die idealerweise vom momentanen Betriebszustand der Antriebsmaschine 120 abhängig und darauf abgestimmt ist. Andere Ausführungen sind besonders aus älteren Aufzugsystemen bekannt, beispielsweise kann es sich bei dem Motor der Antriebsmaschine 120 um einen Gleichstrommotor handeln, der von einem Gleichrichter, beispielsweise einem Umformer, gespeist wird, wobei dieser Gleichrichter das Energieversorgungssystem 121 oder einen Teil davon bildet.
    Eine besonders einfache Ausführung des Energieversorgungssystems 121 ist möglich, wenn die Antriebsmaschine 120 einen Asynchron-Motor umfasst, da dem Versorgungssystem 121 bei einer geeigneten Versorgung durch den Netzanschluss 124 hier nur die Aufgabe der richtigen Spulenbeschaltung zufällt. Weitere Kombinationen aus Antriebsmaschine 120 und Energieversorgungssystem 121 sind möglich, sodass es sich bei den genannten Möglichkeiten nur um Beispiele handelt.
  • Das Aufzugsystem 100 umfasst ein erstes Sensorsystem 130 zum Messen einer Leistungs-Kenngröße einer durch die elektrischen Leiter 122 fließenden elektrischen Leistung. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das weitere erste Sensorsystem 131 auch eine Leistung-Kenngröße einer durch die elektrischen Leiter 123 fließenden elektrischen Leistung messen. Das erste Sensorsystem 130, 131 umfasst eine Vielzahl von möglichen Sensoren, die in ihrer Funktion einzeln und in ihren Kombinationsmöglichkeiten bereits an früherer Stelle geschildert wurden. Das erste Sensorsystem 130, 131 stellt die Leistungs-Kenngröße der Logikeinheit 150 zur Verfügung (gestrichelte Linie).
  • Das Aufzugsystem 100 umfasst ein zweites Sensorsystem 140 zum Messen einer Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine. Das Sensorsystem 140 ist in diesem Beispiel an der äußeren Oberseite der Aufzugskabine 110 angebracht, kann aber auch an einer der Außenseitenseiten oder am Boden der Aufzugskabine 110 befestigt sein. Das Sensorsystem kann auch an den Innenseiten oder zwischen der Innen- und Außenverkleidung der Aufzugskabine 110 angebracht werden. Typischerweise ist das Sensorsystem 140 dazu eingerichtet, die Bewegungsrichtungs-Kenngröße anhand von Luftdruck, Entfernung der Aufzugskabine 110 von einem beliebigen Punkt, bzw. Position der Kabine 110 oder dergleichen zu bestimmen.
  • Alternativ oder zusätzlich dazu umfasst das Aufzugsystem 100 ein weiteres zweites Sensorsystem 141 zum Messen einer Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine 110, welches in der Nähe der Antriebsmaschine 120, beispielsweise in der Nähe der Treibscheibe 105 platziert ist und die Bewegungsrichtungs-Kenngröße anhand von Eigenschaften des Antriebssystems im Betrieb, z.B. der Drehrichtung der Treibscheibe 105 bestimmt.
  • Alternativ oder zusätzlich dazu umfasst das Aufzugsystem 100 ein weiteres zweites Sensorsystem 142 zum Messen einer Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine 110, welches am Gegengewicht 102 platziert ist. Grundsätzlich können solche Werte, wie sie durch das zweite Sensorsystem 140 gemessen werden, auch durch das zweite Sensorsystem 142 bestimmt werden, wobei in der Regel ein Wert erhalten wird, der mit dem Gegenteil der Bewegungsrichtung korreliert, welche die Aufzugskabine 110 vollführt.
  • Alternativ oder zusätzlich dazu umfasst das Aufzugsystem 100 ein weiteres zweites Sensorsystem 143 zum Messen einer Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine 110, welches am Boden des Aufzugsschachts 101 platziert ist. Das zweite Sensorsystem 143 kann in einer weiteren Ausführungsform auch an der Decke des Schachtes 101 oder an einer der Seitenwände angebracht sein. Typischerweise ist das Sensorsystem 143 dazu eingerichtet, den Abstand der Aufzugskabine 110 oder des Gegengewichts 102 in Relation zum Sensorsystem zu bestimmen. Alternativ kann das Sensorsystem 143 auch dazu eingerichtet sein, die Bewegungsrichtung von Aufzugskabine 110 oder Gegengewicht 102 im Betrieb zu erfassen.
  • Das zweite Sensorsystem 140-143 stellt die Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Logikeinheit 150 ebenfalls zur Verfügung (gestrichelte Linie).
  • Die Logikeinheit 150 bestimmt aus der Leistungs-Kenngroße des ersten Sensorsystems 130, 131 und der Bewegungsrichtungs-Kenngröße des zweiten Sensorsystems 140-143 die Last der Aufzugskabine. Dazu wird typischerweise als Zwischenschritt zuerst die Leistung des Antriebssystems 120 und die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine 110 bestimmt. Typischerweise ist die Logikeinheit im Triebwerksraum untergebracht und kann in ihren Abmessungen beispielsweise einem Erweiterungsmodul im nano-ITX-Formfaktor entsprechen.
  • Fig. 2a dient zur Veranschaulichung des beispielhaften graphischen Zusammenhangs zwischen Leistung P, Bewegungsrichtung, Lastausgleich LA und Last L. Es wurde die Leistung der Antriebsmaschine P gegen die Last L, ausgedrückt als Teil der Maximallast, aufgetragen. Es wird näherungsweise ein linearer Zusammenhang angenommen. Zudem ist die Geschwindigkeit der Aufzugskabine im Betrieb immer gleich.
  • Im einfachsten Grenzfall (gepunkteter Graph) besteht kein Lastausgleich. Unabhängig von der Last L der Aufzugskabine muss beim Aufwärtsfahren mechanische Energie aufgewendet werden und beim Herabfahren wird mechanische Energie frei. Beim Aufwärtsfahren entspricht die nötige elektrische Energie, die durch die Antriebsmaschine aufgewendet werden muss, bei Maximallast der Maximalleistung Pmax. Die leere Kabine besitzt ein Eigengewicht, sodass die Minimalleistung Pmin immer größer als 0 sein muss. Beim Herabfahren wird Energie frei, die im gezeigten Beispiel durch die Antriebsmaschine teilweise in Elektrizität umgewandelt werden kann, oder beispielsweise durch aktives Bremsen ebenfalls eine elektrische Leistung fordern kann. Die freiwerdende, elektrische Energie wird, sofern sie abgeführt wird, aufgrund von Umwandlungsverlusten niedriger sein, als die zuvor eingespeiste Energie, was durch den Korrekturfaktor f ausgedrückt wird. Überschreitet die Leistung P das Maximum dessen, was im Generatorbetrieb der Antriebsmaschine geleistet werden kann, lässt sich daraus folgern, dass die Antriebsmaschine als Motor arbeitet. Das Freiwerden von mechanischer Energie, also auch eine eingebrachte Bremsleistung, wird durch ein Negativvorzeichen ausgedrückt. Zur Vereinfachung wird angenommen, dass Pmin und -Pmin sich gleichen, was jedoch typischerweise nicht der Fall ist. Im genannten Fall ohne Ausgleich kann allein aus der der Leistung P die Bewegungsrichtung und die Last L gefolgert werden.
  • In einem weiteren Grenzfall entspricht der Lastausgleich 50 % der Maximallast der Aufzugskabine. Es ist zu erkennen, dass zum Punkt des idealen Ausgleichs, also bei 50 % der Maximallast, die nötige Energie zum Transport der Aufzugskabine minimal wird (Pmin). Außerdem ist zu erkennen, dass die notwendige Maximalleistung im Vergleich zu einem 0-Ausgleich um 50% abnimmt, die Antriebsmaschine kann also geringer dimensioniert sein. Des Weiteren ist zu erkennen, dass im Bereich von 0 - 50 % der Maximallast beim Aufwärtsfahren der Aufzugskabine Energie frei wird, erst im Bereich von 50 - 100 % Last muss Energie aufgewendet werden. Genau umgekehrt verhält es sich beim Herabfahren. Da auch das Eigengewicht der Aufzugskabine ausgeglichen wird, sind Pmin und - Pmin in diesem Fall außerdem kleiner als im Fall ohne Ausgleich.
    Es lässt sich erkennen, dass auch mit Wissen der Leistung P keine eindeutige Bestimmung der Last L möglich ist, da die gezeigten Graphen außer im Sonderfall L = 50 % zwei Lösungen liefern. In einem konkreten Beispiel kann z.B. nicht gefolgert werden, ob eine Aufzugskabine mit einer korrespondierenden Last von < 50 % aufwärts oder eine Aufzugskabine mit einer Last von > 50 % abwärts bewegt wird, da in beiden Fällen dieselbe Leistung P nötig ist. Erst mit Wissen der Bewegungsrichtung der Aufzugskabine ist eine eindeutige Bestimmung möglich, da dann eine der zwei Geraden nicht mehr als Lösungsraum zur Verfügung steht.
  • Zuletzt wird ein weiterer, beispielhafter Fall mit 25 % Ausgleich betrachtet, der beispielsweise dann gewählt werden kann, wenn aufgrund der erwarteten Lastverteilung mit dieser Gegengewichtsbemessung die größte Energieeinsparung möglich ist und dadurch die Notwendigkeit einer größer dimensionierten Antriebsmaschine gerechtfertigt ist. Die im Zusammenhang mit dem 50 % Ausgleich gemachten Beobachtungen treffen im Lastbereich von 0 - 50 % gleichermaßen zu. Der Punkt, an dem Pmin erreicht wird, liegt erwartungsgemäß bei 25 % Last. Außerhalb des Bereits von 0 - 50 % ist die Bestimmung der Last L allein aus P wieder eindeutig möglich, man kann diesen Bereich näherungsweise so behandeln, wie ein Aufzugsystem ohne Lastausgleich.
  • Allgemein wird dem Fachmann ersichtlich, dass sich alle beliebigen Lastenausgleichswerte durch zwei Lastenabschnitte beschreiben lassen, wobei einer der Abschnitte durch ein System ohne Lastenausgleich, und der zweite Abschnitt durch ein System mit 50 % Lastenausgleich im Lastbereich 0 % bis 2·LA (im Fall von 0 % < LA < 50 %) bzw. 50 % bis 2·(1 - LA) (im Fall von 50 % < LA < 100 %) genähert werden kann, wobei LA der ausgeglichenen Last entspricht.
  • Die in Fig. 2a gemachten Beobachtungen und das darauf basierende Modell stellen die Grundlage für das Verfahren 200 nach Fig. 2b dar. In einem Schritt 201 wird eine Leistungskenngröße gemessen, die indikativ für die Leistung der Antriebsmaschine ist. Die Leistungskenngröße kann durch das erste Sensorsystem 130, 131 bereitgestellt werden. In einem Folgeschritt 211 wird aus der Leistungskenngröße die Leistung der Antriebsmaschine bestimmt. Idealerweise beinhaltet die bestimmte Leistung eine Information darüber, ob es sich bei der Leistung um eine Antriebsleistung oder um eine Bremsleistung handelt. Eine Bremsleistung wird beispielsweise mit einem negativen Vorzeichen ausgedrückt.
  • Unabhängig von Schritt 201 findet in Schritt 202 eine Messung der Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine statt. Die Bewegungsrichtungskenngröße kann durch das zweite Sensorsystem 140-143 bereitgestellt werden. In einem Folgeschritt 212 wird die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine aus der Bewegungsrichtungskenngröße bestimmt. Auf die Schritte 202 und 212 kann verzichtet werden, wenn bereits aus der Leistung der Antriebsmaschine die Last der Aufzugskabine eindeutig bestimmt werden kann. In Schritt 220 wird aus den Ergebniswerten aus Schritt 211 und 212 unter Anwendung einer Methode, die auf Basis des im Zusammenhang mit Fig. 2a beschriebenen Modells arbeitet, die Last der Aufzugskabine bestimmt.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Aufzugsystem 100 um einen Personenaufzug mit 1:1-Aufhängung und einem Gegengewicht mit 50%-Ausgleich. Der Antrieb erfolgt mit einem getriebelosen Antriebssystem 120, das einen permanentmagneterregten Synchronmotor umfasst. Das Antriebssystem wird von einem Frequenzwandler als Versorgungssystem 121 gespeist. Das Antriebssystem 120 bremst mechanisch und zusätzlich elektrisch, indem die anfallende elektrische Energie des Motors über ein Widerstandsnetzwerk abgeführt wird, das Teil des Versorgungssystems 121 ist.
    Als erstes Sensorsystem 130 dienen ein induktiver Stromsensor an einer der Phasen der elektrischen Leiter 123 und ein Spannungssensor an derselben Phase. Als zweites Sensorsystem dient ein Ultraschallsensor 143, der mittels Messung der Frequenzverschiebung der Reflexion aufgrund des Dopplereffekts die eine Bewegungsrichtungs-Kenngröße bereitstellt, sowie ein Beschleunigungssensor 142 am Gegengewicht 102.
  • Die Anbindung des Sensorsystems 130 und des Sensorsystems 142, 143 an die Logikeinheit 150 erfolgt mittels WLAN-Verbindung. Die Logikeinheit ist im Triebwerksraum untergebracht.
  • In einem ersten Beispiel wertet die Logikeinheit 150 gemäß Methode 200 die folgenden Kenngrößen aus:
    Die Leistungs-Kenngröße enthält den Strom eines Leiters der elektrischen Leiter 123 im Betrieb. Aus der Leistungs-Kenngröße wird mittels eines Kennfelds errechnet, dass die Antriebsmaschine 120 als Motor mit einer Leistung von 20 kW betrieben wird.
    Aus der Bewegungsrichtungs-Kenngröße wird mittels einer Fourier-Transformation die Frequenz des reflektierten Ultraschall-Signals bestimmt und durch den Vergleich mit dem höherfrequenzen Ursprungssignal festgestellt, dass sich die Aufzugskabine vom Sensor weg, also aufwärts bewegt.
    Aus der elektrischen Leistung und der Bewegungsrichtung wird nun durch Abgleich mit einer zuvor erfassten Tabelle festgestellt, dass ein Aufwärtstransport mit einer Leistung von 20 kW einer Last von 640 kg entspricht.
  • In einem weiteren Beispiel wertet die Logikeinheit 150 gemäß Methode 200 die folgenden Kenngrößen aus: Die Leistungs-Kenngröße enthält zeitaufgelöst sowohl Strom als auch Spannung eines Leiters der elektrischen Leiter 122 im Betrieb. Aus den Kenngrößen wird durch die Bestimmung der Phasenverschiebung festgestellt, dass die Antriebsmaschine 120 als Generator arbeitet und eine Bremsleistung von 5 kW an das Energieversorgungssystem 121 abgibt. Da es sich um eine Bremsleistung handelt, wird der Wert als - 5 kW bestimmt.
    Aus der Bewegungsrichtungs-Kenngröße des Sensorsystems 142 am Gegengewicht 102 wird bestimmt, dass der Sensor beim Abbremsen der Aufzugskabine 110 zum Ende der Fahrt eine höhere Beschleunigung als die Erdbeschleunigung gemessen hat und gefolgert, dass das Gegengewicht 102 abwärts und somit die Aufzugskabine 110 aufwärts gefahren ist.
    Aus der elektrischen Leistung und der Bewegungsrichtung wird nun durch Abgleich mit einer zuvor erfassten Tabelle festgestellt, dass ein Aufwärtstransport mit einer Leistung von -5 kW einer Last von 30 kg entspricht.

Claims (14)

  1. System zur Messung der Last in einem Aufzugsystem (100) mit einer Aufzugskabine (110), einem Energieversorgungssystem (121) und einer Antriebsmaschine (120), wobei
    die Antriebsmaschine (120) eingerichtet ist, um die Aufzugskabine (110) einen Schacht (101) entlang zu bewegen,
    das Energieversorgungssystem (121) über elektrische Leiter (123) mit einem Netzanschluss (124) verbunden ist, und wobei
    die Antriebsmaschine (120) über elektrische Leiter (122) mit dem Energieversorgungssystem (121) verbunden ist, wobei
    - das System ein erstes Sensorsystem (130, 131) zum Messen einer Leistungs-Kenngröße umfasst und die Leistungs-Kenngröße indikativ für die Leistung der Antriebsmaschine ist,
    - das System ein zweites Sensorsystem (140, 141, 142, 143) zum Messen einer Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine (110) umfasst und die Bewegungsrichtungs-Kenngröße indikativ für die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine (110) ist, und
    - das System eine Logikeinheit (150) umfasst, wobei die Logikeinheit (150) eingerichtet ist, um aus den gemessenen Leistungs- und Bewegungsrichtungs-Kenngrößen eine Last der Aufzugskabine (110) zu berechnen.
  2. System nach Anspruch 1, wobei das Aufzugsystem (100) ein Gegengewicht (102) umfasst und die Masse des Gegengewichts (102) im Bereich zwischen 30% und 70% der Maximallast liegt, wobei 0% der Maximallast dem Gewicht der leeren Aufzugskabine (110) entspricht.
  3. System nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorsystem (130, 131) zum Messen der Leistungs-Kenngröße einen oder mehr der folgenden Sensoren umfasst:
    - Stromsensor;
    - Spannungssensor;
    - Leistungssensor;
    - Frequenzsensor;
    - thermischer Sensor;
    - Leistungsfaktorsensor.
  4. System nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sensorsystem (140, 141, 142, 143) zum Messen der Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine (110) einen oder mehr der folgenden Sensoren umfasst:
    - Luftdrucksensor, mittels welchem ein konstanter oder dynamischer Luftdruck bestimmbar ist;
    - Positionssensor zur Bestimmung einer Position der Aufzugskabine;
    - Entfernungsmesser zur Messung einer Entfernung der Aufzugskabine von einer bekannten Position;
    - Beschleunigungssensor zur Bestimmung der auf die Aufzugskabine wirkenden Beschleunigungskräfte;
    - Geschwindigkeitssensor zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Aufzugskabine;
    - Drehfeldrichtungssensorsystem zur Bestimmung der Orientierung des Drehfelds, mit dem die Antriebsmaschine betrieben wird.
  5. System nach Anspruch 4, wobei die Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine indirekt ermittelt wird, indem das zweite Sensorsystem eine Bewegungsrichtungs-Kenngröße des Gegengewichts (102) erfasst, aus der die Logikeinheit (150) die Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine (110) ableitet.
  6. System nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorsystem (130, 131) zum Messen einer Leistungs-Kenngröße so ausgeführt ist, dass die Leistungs-Kenngröße indikativ dafür ist, ob die Antriebsmaschine (120) als Antrieb oder Bremse arbeitet.
  7. System nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufzugsystem (100) eine Aufzugsteuerung aufweist, und dass die Logikeinheit (150) eine von der Aufzugsteuerung funktional getrennte Einheit bildet, die keine Betriebszustands-Informationen von der Aufzugssteuerung erfasst.
  8. System nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Logikeinheit (150) eingerichtet ist, um aus der Leistungs-Kenngröße die mechanische Leistung der Antriebsmaschine (120) zu errechnen, und/oder um aus der Bewegungsrichtungs-Kenngröße die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine (110) zu errechnen.
  9. System nach Anspruch 8, wobei die Logikeinheit (150) zusätzlich eingerichtet ist, um eine oder mehrere der folgenden Werte zu errechnen: das Drehmoment der Antriebsmaschine (120), das Integral des Drehmoments der Antriebsmaschine (120) über die Zeit, das Integral der elektrischen Leistung über die Zeit, die Bewegungsrichtung als Ableitung der Position, die Bewegungsrichtung als Ableitung der Beschleunigung, die Bewegungsrichtung als Ableitung der Entfernung, die Last, die Last in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung, das Integral der Last über die Zeit, die Summe aller Lasten in einem oder mehreren Intervallen.
  10. Verfahren zum Bestimmen einer Last einer Aufzugskabine (110) eines Aufzugsystems (100) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, das Verfahren umfassend:
    - Messen der Leistungs-Kenngröße der elektrischen Leiter (122, 123) mittels des ersten Sensorsystems (130, 131);
    - Messen der Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine (110) mittels des zweiten Sensorsystems (140, 141, 142, 143);
    - Bestimmen der Leistung der Antriebsmaschine (120) aus der Leistungs-Kenngröße der elektrischen Leiter (122, 123);
    - Bestimmen der Bewegungsrichtung der Aufzugskabine (110) aus der Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine (110); und
    - Bestimmen der Last der Aufzugskabine (110) aus der Leistung der Antriebsmaschine und der Bewegungsrichtung der Aufzugskabine (110).
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sensorsystem (140, 141, 142, 143) zum Messen einer Bewegungsrichtungs-Kenngröße der Aufzugskabine (110) eine oder mehrere Kenngrößen liefert, aus denen eine oder mehrere der folgenden Größen bestimmt werden können: Beschleunigung, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung oder Position,
    und wobei zumindest eine dieser Grössen zur Berechnung der Last verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11,
    wobei die Leistung der Antriebsmaschine (120) aus der Leistungs-Kenngröße des Antriebssystems im konstant laufenden Betrieb durch Abgleich mit einem Kennfeld und/oder Lösen eines Gleichungssystems bestimmt wird, und
    wobei die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine (110) durch Bestimmung der Differenz von zumindest einem Sensorwerten und einem weiteren Wert, wobei der weitere Wert ein zweiter Sensorwert oder ein Referenzwert ist, durchgeführt wird, und
    wobei die Bewegungsrichtung der Aufzugskabine (110) dazu benutzt wird, aus der Leistung der Antriebsmaschine (120) mithilfe eines Gleichungssystems oder eines Kennfelds die Last der Aufzugskabine (110) als eindeutige Lösung zu bestimmen.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das erste Sensorsystem (130, 131), das zweite Sensorsystems (140, 141, 142, 143) und die Logikeinheit (150) in ein bestehendes Aufzugssystem (100) installiert werden.
  14. Verwendung des Systems nach Anspruch 1 in einem Aufzugssystem (100).
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