-
Die Erfindung betrifft ein zum Steuern eines Aufzugsantriebs insbesondere eines Personen- und/oder Warenaufzugs, bei dem mittels wenigstens einem mit einem Strom-Verbrauchernetz verbundener Antriebsmotor des Aufzugsantriebs ein mit diesem drehverbundener Seilzug angetrieben wird, wobei der eine Kabine des Aufzugs tragende Seilzug ein Heben oder Absenken der Kabine mit oder ohne Nutzlast bei seiner Verstellung durch den Antriebsmotor bewirkt, sowie eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dies nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7.
-
In der Druckschrift
EP 3 566 996 A1 ist ein Aufzug mit einem Seilzug zum Heben und Senken einer Aufzugskabine einerseits und einem von ihm tragenden Gegengewicht andererseits offenbart. Der Seilzug ist dabei mittels einer vorzugsweise oberseitig mit einem Motor drehverbundenen Antriebsrolle und um wenigstens eine Seilrolle einer auf dem Gegengewicht gehaltenen Tragrollenanordnung geführt.
-
Das Gegengewicht ist dabei mit Vorteil mit einem solchen Gewicht im Aufzug eingesetzt, dass es dem Kabinengewicht und im Normalfall zudem der halben Nutzlast entspricht, wobei die Nutzlast als Fassungskapazität durch die Kabinengrösse festgelegt ist, wie zum Beispiel durch eine Anzahl von Personen. Daraus resultiert am Motor im Vergleich zu andern Gewichtsverhältnissen das kleinste Drehmoment und damit auch die kleinste erforderliche Anschlussleistung. Durch diesen Lastausgleich des Gegengewichts ist eine Leistung des Motors erforderlich, die abwärts bei leerer Kabine gleich gross wie bei voller Kabine aufwärts ist, weil beim Abwärtsfahren der Kabine das die zusätzliche halbe Nutzlast schwere Gegengewicht nach oben gezogen werden muss. Die Anschlussleistung bzw. die Motorenleistung sind dabei so dimensioniert, dass sich die Kabine stets mit der gleichen Geschwindigkeit nach oben und unten bewegt.
-
Wenn der Gegengewichtsausgleich zum Beispiel auf 30% der gegebenen Nutzlast reduziert wird, dann vergrössert sich das erforderliche maximale Moment am Motor, weil die Leistung bei voller Kabine aufwärts 70% der Nutzlast, währenddem die Leistung bei leerer Kabine abwärts nur 30% der Nutzlast beträgt. Eine solche Gewichtsverteilung wird genutzt, da der Stromverbrauch durch ein leichteres Gegengewicht über die Betriebsdauer gesenkt werden kann. Dies ist darauf zurückzuführen, dass insbesondere bei Personenaufzügen selten mit voller Nutzlast aufwärts gefahren wird, wie beispielsweise bei solchen in Wohnhäusern. Ein Nachteil bei dieser Art von Aufzügen besteht jedoch darin, dass das Drehmoment bzw. die Anschlussleistung für den Aufzugsantrieb erhöht werden muss, damit bei voller Nutzlast die notwendige Leistung erbracht werden kann.
-
Bei Aufzügen ohne Gegengewicht besteht zwar der Vorteil, dass sie weniger Platz benötigen, aber nachteilig ist, dass das Kabinengewicht und die Nutzlast, also 100% der Gesamtmasse, sowohl beim Auf- als auch beim Abwärtsfahren vom Antriebsmotor gehoben bzw. getragen werden müssen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern eines Aufzugsantriebs für einen Aufzug mit oder ohne Gegengewicht zu schaffen, durch welches der Aufzug ökonomischer und den Betriebsbedingungen besser angepasst arbeitet.
-
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Erfindungsgemäss ist bei dem Steuerungsverfahren die Leistung des Antriebsmotors für den Seilzug durch ein elektrisches Steuersystem derart veränderbar, dass der Antriebsmotor den Seilzug und damit die Kabine zumindest beim Heben im Zustand mit voller oder annähernd voller Nutzlast mit einer limitierten Antriebsleistung versorgt, so dass die Fahrgeschwindigkeit der Kabine gegenüber derselben bei nicht voller Nutzlast reduziert wird, wobei zumindest die volle oder die annähernd volle Nutzlast ermittelt und vom Steuersystem ausgewertet wird, welches den Antriebsmotor entsprechend ansteuert.
-
Mit diesem erfindungsgemässen Verfahren wird eine erhebliche Einsparung beim Betrieb des Aufzugs erreicht, trotzdem er sich hauptsächlich mit der normalen Fahrgeschwindigkeit bewegt. Basierend auf der Tatsache, dass der Aufzug meistens nicht mit der vollen Nutzlast arbeitet, weil er eben nebst den Fahrten im Leergewicht meistens nur mit einer reduzierten Nutzlast beladen ist, was aus statistischen Erfahrungswerten zu Aufzügen bekannt ist, wird mit dem erfindungsgemässen Verfahren die Benutzung diesen gegebenen Betriebsbedingungen automatisch optimal angepasst.
-
Sehr vorteilhaft wird der Antriebsmotor als Asynchronmotor verwendet, der mit einem dem elektrischen Steuersystem zugeordneten Frequenzumformer derart wirkverbunden ist, dass die Frequenz und/oder die Stromspannung des Antriebsmotors und damit seine Drehzahl veränderbar ist. Damit kann eine einfache und wirksame Steuerung des Antriebsmotors erzielt werden.
-
Es ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Frequenzumformer das maximale Drehmoment bei der Antriebswelle des Antriebsmotors zumindest beim Anfahren ermittelt und an das Steuersystem für das Auswerten und Ansteuern des Antriebsmotors übertragen wird. Diese Ermittlung zumindest der vollen oder annähernd vollen Nutzlast kann auch durch eine Lastmessung der Kabine, eine Strommessung und/oder durch ein anderes Messmittel vor und/oder während dem Anfahren der Kabine erfolgen.
-
Das Steuersystem ist vorteilhaft derart programmiert, dass die Kabine unabhängig von der herrschenden Nutzlast darin stets mit der gleichen Geschwindigkeit auf- und abwärts gefahren wird, ausser wenn sie beim Heben im Zustand mit voller oder annähernd voller Nutzlast fährt.
-
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können Aufzüge mit oder ohne Gegengewicht betrieben und die obgenannten Vorteile erzielt werden.
-
Einer erfindungsgemässen Steuereinrichtung für die Durchführung des Verfahrens ist entsprechend ein elektrisches Steuersystem für den Antriebsmotor zugeordnet, durch welches die Leistung vom Strom-Verbrauchernetz zum Antriebsmotors für den Seilzug bzw. die Kabine veränderbar ist. Mit dieser Steuereinrichtung kann die bezweckte Leistungsbegrenzung sehr effizient und sicher ausgeführt werden.
-
Die Erfindung sowie weitere Vorteile derselben sind nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- ein Diagramm des Verlaufs der Anschlussleistung der Kabine während der Fahrzeit als Abszisse in Abhängigkeit bei voller Nutzlast aufwärts und leerer Nutzlast abwärts als Ordinate, bei dem das Gegengewicht dem Kabinengewicht plus 50% der Nutzlast bzw. 35% der Nutzlast entspricht, wobei dies dem Stand der Technik entspricht;
- Fig. 2
- ein Diagramm des Verlaufs der erfindungsgemässen Anschlussleistung der Kabine während der Fahrzeit als Abszisse in Abhängigkeit bei voller Nutzlast aufwärts und bei leerer Nutzlast abwärts als Ordinate, bei dem das Gegengewicht dem Kabinengewicht plus 50% bzw. 35% der Nutzlast entspricht, dies im Vergleich mit der bekannten Anschlussleistung der Kabine mit einem Gegengewicht, das dem Kabinengewicht plus 50% der Nutzlast entspricht;
- Fig. 3
- ein Diagramm bei einem Aufzug ohne Gegengewicht, bei dem der Verlauf der erfindungsgemässen Anschlussleistung der Kabine während der Fahrzeit als Abszisse in Abhängigkeit der Nutzlast aufwärts als Ordinate, mit dem Kabinengewicht plus 100% bzw. 70% der Nutzlast dargestellt ist, dies im Vergleich mit der bekannten Anschlussleistung der Kabine ohne Gegengewicht, das dem Kabinengewicht plus 100% der Nutzlast entspricht; und
- Fig. 4
- ein elektrisches Prinzipschema der erfindungsgemässen Steuerung des Aufzugsantriebs.
-
Ein Aufzug, der nicht näher gezeigt ist, ist mit einer üblicherweise in einem Liftschacht an Führungsschienen höhenverstellbaren Kabine versehen, die über mehrere Stockwerke verfahrbar ist und entsprechend verschliessbare Türen in den jeweiligen Stockwerken für den Zugang der Kabine vorgesehen sind. Die Kabine wird dabei von einem Seilzug gehalten und von diesem entlang den Führungsschienen auf- und abwärts bewegt. Der sich durch den Liftschacht erstreckende Seilzug ist von einer mit ihm drehverbundenen Antriebsrolle eines Antriebsmotors des Aufzugsantriebs in seiner Längsrichtung antreibbar.
-
Bei dem Aufzug handelt sich um einen Personen- und/oder einen Warenaufzug, der auf herkömmliche Weise gebaut ist und in beliebigen Gebäuden, Türmen, freistehenden Glasschächten oder dergleichen eingebaut werden kann.
-
Beim Aufzug ist der Seilzug vorteilhaft um die vorzugsweise oberseitig platzierte Antriebsrolle des Antriebsmotors und um eine Tragrollenanordnung eines im Liftschacht auf- und ab verstellbaren Gegengewichts geführt, wie dies in der genannten Druckschrift
EP 3 566 996 A1 erläutert ist. Selbstverständlich kann die Anordnung des Seilzugs und des Gegengewichts je nach den Bedürfnissen variiert werden. Es können auch mehrere von diesen Gegengewichten und/oder Seilzügen verwendet werden.
-
Beim Seilzug werden vorzugsweise mehrere Seile nebeneinander eingesetzt. Es kann aber auch wenigstens ein Riemen statt Seile oder eine Kombination von diesen verwendet werden. Bei einer einfacheren Ausführung kann der Seilzug ebensogut einerseits am Gegengewicht und andererseits an der Kabine befestigt und dabei um die oberseitig im Schacht angeordnete Antriebsrolle geführt sein.
-
Der Aufzug kann auch ohne ein Gegengewicht vorgesehen sein, wenn beispielsweise Platzmangel besteht oder wenn es sich um eine einfache kostengünstige Konstruktion desselben handelt, die in einem Gebäude eingebaut werden soll. Ein solcher Aufzug ist zum Beispiel in der Patentanmeldung Nr.
CH000571/2024 ausführlich erläutert und daher nachfolgend nicht mehr näher dargetan.
-
Bei dem Verfahren zum Steuern des Aufzugsantriebs wird mittels wenigstens einem mit einem Strom-Verbrauchernetz verbundener Antriebsmotor des Aufzugsantriebs ein mit diesem drehverbundener Seilzug und damit die Kabine gesteuert angetrieben, wobei der die Kabine des Aufzugs tragende Seilzug ein Heben oder Absenken der Kabine mit oder ohne Nutzlast bei seiner Verstellung durch den Antriebsmotor bewirkt.
-
Fig. 1 zeigt den Verlauf von Anschlussleistungen P35 und P50 einer Kabine eines Aufzugs gemäss dem Stand der Technik, bei dem diese in Abhängigkeit der Fahrzeit tK als Abszisse zu der Leistung Pauf und Pab bei der Auf- bzw. Abwärtsfahrt der Kabine als Ordinate veranschaulicht sind. Die Leistung nimmt jeweils beim Anfahren bis zu einer Maximalleistung zu, die dann konstant bleibt und beim Anhalten der Kabine bei einem Stockwerk wieder bis auf Null abnimmt. Es sind dabei die erforderlichen Leistungen Pauf bei voller Nutzlast aufwärts und Pab bei leerer Nutzlast abwärts veranschaulicht. Die Anschlussleitungen sind jeweils durch die elektrische Spannung multipliziert mit dem Strom berechnet.
-
Bei diesen Anschlussleistungen P50 und P35 ist von jeweils einem Gegengewicht ausgegangen, welches bei P50 dem Kabinengewicht plus 50% der Nutzlast bzw. bei P35 dem Kabinengewicht plus 35% der vorgegebenen Nutzlast der Kabine entspricht.
-
Bei der Anschlussleistung P35 aufwärts wird sie höher als diejenige bei P50, weil das Gegengewicht leichter ist und weniger Last nach unten zieht. Hingegen beim Abwärtsfahren bei leerer Kabine ist die Leistung bei P50 grösser, da aufgrund des schwereren Gegengewichts mehr Leistungskraft für das Hochziehen desselben aufgewendet werden muss. Wenn die Kabine teilweise beladen ist, betragen die Anschlussleistungen weniger als die beiden gezeigten Maximalleistungen. Beim Abwärtsfahren bei beladener Kabine wird die Leistung aufgrund der Schwerkraft ohnehin geringer.
-
Erfindungsgemäss wird die Anschlussleistung des Antriebsmotors für die Kabine durch ein elektrisches Steuersystem derart verändert, dass der Antriebsmotor den Seilzug und damit die Kabine zumindest beim Heben im Zustand mit voller oder annähernd voller Nutzlast mit einer begrenzten Antriebsleistung versorgt, so dass die Fahrgeschwindigkeit der Kabine gegenüber derselben bei nicht voller Nutzlast reduziert wird.
-
Es wird dabei vor dem oder beim Anfahren beim Heben der Kabine zumindest die volle oder die annähernd volle Nutzlast ermittelt und wenn dies vorliegt, wird der Antriebsmotor vom Steuersystem entsprechend angesteuert, d.h. dass wenn dem Steuersystem gemeldet wird, dass die volle Nutzlast vorliegt, wird die Antriebsleistung reduziert.
-
Sehr vorteilhaft ist der als Asynchronmotor ausgebildete Antriebsmotor für den Seilzug und damit für die Kabine mit einem dem elektrischen Steuersystem zugeordneten Frequenzumformer derart wirkverbunden, dass die Frequenz und/oder die Stromspannung des Antriebsmotors und damit seine Drehzahl proportional veränderbar ist.
-
Das Steuersystem ist derart programmiert, dass die Kabine unabhängig von der herrschenden Nutzlast in ihr stets mit der gleichen Geschwindigkeit auf- und abwärts gefahren wird, solange sie beim Heben nicht im Zustand mit voller oder annähernd voller Nutzlast fährt. Diese gleichbleibende Geschwindigkeit entspricht dabei wie diejenige bei herkömmlichen Aufzügen. Eine annähernd volle Nutzlast kann zwischen 99% und 90% der vollen Nutzlast oder gegebenenfalls noch tiefer liegen.
-
Fig. 2 zeigt den Verlauf von Anschlussleistungen P50.1 und P50.2 einer Kabine eines Aufzugs nach dem erfindungsgemässen Verfahren, bei dem diese in Abhängigkeit der Fahrzeit tK als Abszisse zu der Leistung Pauf und Pab bei Auf- bzw. Abwärtsfahrt der Kabine als Ordinate veranschaulicht sind. Zudem ist der Verlauf der bekannten Anschlussleistung P50, wie auch in Fig. 1 ersichtlich ist, als Vergleich dargestellt. Die Leistungen nehmen ebenso jeweils beim Anfahren bis zu einer Maximalleistung zu, die dann konstant bleiben und beim Anhalten der Kabine bei einem Stockwerk wieder bis auf Null abnehmen. Dieser Verlauf kann aber auch anders eingestellt sein. Es sind dabei die erforderlichen Anschlussleistungen bei voller Nutzlast aufwärts und bei 70% der vollen Nutzlast dargestellt, wobei das Gegengewicht jeweils dem Kabinengewicht plus 50% der vorgegebenen Nutzlast der Kabine entspricht, wie dies bei P50 vorgesehen ist.
-
Daraus ergeben sich reduzierte Anschlussleistungen P50.1 und P50.2, die wie ersichtlich um eine Leistungsdifferenz PDif gegenüber bei der bekannten Anschlussleistung P50 ausfallen. Bei P50.1 mit voller Nutzlast ergibt sich eine entsprechend längere Fahrzeit t3 - t2 der Kabine, die insgesamt t3 - t1 beträgt, wobei sie zum Beispiel von einem zum nächsten oder über mehrere Stockwerke fährt. Hingegen bei P50.2 mit der geringeren Nutzlast von 70% ist die Fahrzeit gleich lang wie bei der bekannten Leistung P50. Mit dieser Leistungsreduktion kann Energie gespart und die elektrischen Komponenten für die Steuerungseinrichtung und den Aufzugsantrieb können kleiner und damit kostengünstiger hergestellt werden.
-
Beim Abwärtsfahren bei leerer Kabine gemäss Fig. 2 ist die Anschlussleistung bei P50 grösser, da die Anschlussleistung P50.1 wegen dem Anheben des kleineren Gegengewichts reduziert ist. Wenn die Kabine teilweise beladen ist, betragen die Anschlussleistungen weniger als die beiden gezeigten Maximalleistungen. Beim Abwärtsfahren bei beladener Kabine wird die Leistung wie oben erwähnt aufgrund der Schwerkraft ohnehin geringer.
-
Eine solche Leistungsreduktion kann selbstverständlich auch bei einer andern Masse des Gegengewichtes vorgesehen sein, zum Beispiel wie bei P35, bei es dem Kabinengewicht plus 35% der vorgegebenen Nutzlast der Kabine entspricht. Bei Pab bei leerer Nutzlast abwärts könnte dann die Leistungsreduktion nicht aktiviert bzw. es könnte darauf verzichtet werden, weil die erforderliche Leistungsstärke ohnehin geringer ist.
-
Fig. 3 zeigt noch eine Variante eines Verlaufs von Anschlussleistungen P0.1 und P0.2 einer Kabine eines Aufzugs nach dem erfindungsgemässen Verfahren, bei dem kein Gegengewicht vorhanden ist. Die Anschlussleistungen P0.1 und P0.2 sind bei voller Nutzlast bzw. bei 70% der vollen Nutzlast aufwärts dargestellt. wie dies bei einer Anschlussleistung P0 ohne Gegengewicht und ohne Leistungsreduktion vorgesehen ist. Die Anschlussleistungen sind in Abhängigkeit der Fahrzeit tK als Abszisse zu der Leistung Pauf bei Aufwärtsfahrt der Kabine als Ordinate veranschaulicht. Ebenso ist der Verlauf der bekannten Anschlussleistung P50, wie auch in Fig. 1 ersichtlich ist, aber ohne Gegengewicht, als Vergleich dargestellt. Die Anschlussleistungen sind bei gleichen Nutzlasten höher als wenn ein Gegengewicht verwendet wird und sie nehmen jeweils beim Anfahren bis zu einer Maximalleistung zu, bleiben konstant und nehmen beim Anhalten der Kabine bei einem Stockwerk wieder bis auf Null ab, bei dem der Motor abgestellt wird.
-
Fig. 4 zeigt ein Prinzipschema einer erfindungsgemässen Steuerungseinrichtung 10 für den Aufzugsantrieb 11 zur Durchführung des Verfahrens, dem ein elektrisches Steuersystem 20 für den Aufzugsantrieb 11 zugeordnet ist, durch welches die Anschlussleistung vom Strom-Verbrauchernetz 15 zum Antriebsmotor 14 des Seilzugs 12 veränderbar ist. Das Strom-Verbrauchernetz 15 ist in der Regel an das öffentliche Netz mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Spannung von 220V oder 380V angeschlossen. Entsprechend wird als Antriebsmotor 14 insbesondere ein Drehstrom-Asynchronmotor verwendet.
-
Dem elektrischen Steuersystem 20 ist ein Frequenzumformer 22 zugeordnet, der derart gesteuert mit dem Antriebsmotor 14 zusammenwirkt, dass die vom Strom-Verbrauchernetz 15 erzeugte Frequenz und/oder die Netzspannung umgewandelt und damit die Drehzahl des Antriebsmotors veränderbar ist. Mittels des Frequenzumformers 22 kann zudem das Drehmoment bei der Antriebswelle 16 des Antriebsmotors 14 1 ermittelt und durch eine Signalleitung 17 an das Steuersystem 20 für das Auswerten und Ansteuern des Antriebsmotors 14 übertragen werden. Damit kann beim Anfahren für das Heben der Kabine sehr effizient festgestellt werden, ob die volle oder die annähernd volle Nutzlast vorliegt, so dass ggf. der Antriebsmotor 14 mit der reduzierten Anschlussleistung P50.1 vom Steuersystem 20 via den Frequenzumformer 22 angesteuert wird. Die Drehzahl des Antriebsmotors 14 und daraus resultierend die Fahrgeschwindigkeit der Kabine ist dann eine Funktion des erforderlichen Moments und der beim Steuersystem 20 eingestellten Leistungsbegrenzung.
-
Die Ermittlung zumindest der vollen oder annähernd vollen Nutzlast kann statt dem Drehmoment bei der Antriebswelle durch eine Lastmessung der Kabine, eine Strommessung des Netzstroms und/oder durch ein anderes Messmittel erfolgen, durch die jeweils entsprechende Messsignale an das Steuersystem 20 für eine Auswertung derselben übertragen werden, die dann zum Ansteuern des Antriebsmotors 14 dienen.
-
Wenn das elektrische Steuersystem 20 vor oder während dem Anfahren von der entsprechenden Ermittlung erfährt, dass die Kabine nicht bzw. auch nicht annähernd, mit Volllast, beladen ist, so wird das Steuersystem 20 den Antriebsmotor 14 derart ansteuern, dass die schnellere festgelegte Fahrgeschwindigkeit der Kabine erfolgt, die stets gleich ist, ob Leergewicht oder eine Teilbeladung in der Kabine besteht, die sich in der Regel mit jedem Halt derselben ändert, weil dann Personen ein- und aussteigen bzw. Waren aus- bzw. eingeladen werden.
-
Im Prinzip könnte die Leistung des Antriebsmotors für den Seilzug 12 durch das elektrische Steuersystem 20 derart veränderbar sein, dass der Antriebsmotor 14 den Seilzug 12 und damit die Kabine zumindest beim Heben mit zwei oder mehreren unterschiedlichen begrenzten Anschlussleistungen ansteuern könnte, dies mit oder ohne Gegengewicht. Es könnte die gleiche Anschlussleistung im Zustand mit voller oder annähernd voller Nutzlast wie beim obigen Ausführungsbeispiel zu P50.1, eine zweite gegenüber der ersten weniger stark begrenzten Anschlussleistung bei einer Nutzlast weniger als die annähernd volle, aber zum Beispiel höher als 70% der Nutzlast und eine dritte gegenüber der zweiten weniger stark reduzierten Anschlussleistung bei einer Nutzlast von weniger als 70%, aber höher als 50% vorgesehen sein. Bei Nutzlasten unter 50% wäre dann die normale Fahrgeschwindigkeit wie bei P50 eingestellt. Mit dieser Abstufung liessen sich weitere Energie- und Kosteneinsparungen des Aufzugsantriebs erzielen.
-
Die Erfindung ist mit den obigen Ausführungsbeispielen ausreichend dargetan. Sie könnte aber noch durch weitere Varianten erläutert sein. So könnte anstelle eines Frequenzumformers für das Steuersystem auch ein Frequenzumrichter, ein Frequenzwandler und/oder eine andere elektrische Vorrichtung verwendet werden.
-
Es könnte auch statt ein Asynchronmotor ein Gleichstrommotor verwendet werden, bei dem die Leistung analog veränderbar wäre.