WO2005123478A1

WO2005123478A1 - Vorrichtung zur feinpositionierung seilgetriebener transportmittel

Info

Publication number: WO2005123478A1
Application number: PCT/CH2005/000279
Authority: WO
Inventors: Andreas Reinhard
Original assignee: Iii-Solutions Gmbh
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2005-12-29
Also published as: EP1755934A1

Abstract

Die Vorrichtung zur Feinpositionierung seilgetriebener Transportmittel auf vorgegebenen Stopppositionen funktioniert dezentral und unabhängig vom Hauptantrieb. Eine Aktoreinheit (1) verbindet eine Kabine (9) mit einem Triebseil (4). Eine Grobposition ist diejenige Lage der Kabine (9), auf welche sie von einem Hauptantrieb mittels Grobpositionierung bewegt wird. Die Differenz zwischen der auf diese Weise erreichten Grobposition und einer gewünschten Sollposition wird durch die Feinpositioniervorrichtung automatisch durch Stellbewegungen eines oder mehrerer Aktoren in der Aktoreinheit (1) im Wesentlichen ausgeglichen, so dass ein schwellenloser niveaugleicher Übergang zwischen Kabinenboden und Haltestellenboden besteht. Eine Sensoreinheit (3) dient dazu, die Position der Kabine (9) zu ermitteln. Es können auch andere für die Positionierung relevante Parameter wie beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit und Beschleunigung der Kabine (9) erfasst werden. Eine Steuereinheit (2) verarbeitet die Daten der Sensoreinheit (3) und steuert die Aktoreinheit (1). Als Aktoren werden fluidische Aktoren verwendet.

Description

Vorrichtung zur Feinpositionierung seilgetriebener Transportmittel

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fein- positionierung seilgetriebener Transportmittel auf vorgegebenen Stopppositionen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Vorrichtungen und Systeme zur Ansteuerung und Anpassung der Stopppositionen, beispielsweise von Aufzugskabinen, sind dem Fachmann in verschiedenen Ausführungen bekannt. Weitere seilgetriebene Transportmittel sind beispielsweise, Schrägaufzüge, Luftseilbahnen oder horizontale Standseilbahnen. Solche Systeme enthalten in der Regel Sensorik zur Positionserfassung des Transportmittels und eine Steuereinheit, beispiels- weise Steuerelektronik, zur Auswertung der Sensordaten und zur Steuerung der Transportmittelbewegung beim zielgenauen Anfahren der Sollposition im Haltebereich. Solche Vorrichtungen sind nötig, um beispielsweise lastbedingte oder durch thermische Ausdehnung verursachte Längenänderungen des Triebseils auszugleichen und das Transportmittel unabhängig von variablen Parametern wie Temperatur oder Zuladungsgewicht immer in der richtigen Stoppposition zum Halten zu bringen. EP 0 757 966 (Dl) offenbart dazu ein Beispiel. Ein Nachteil solcher Systeme ist, dass ein sehr genaues An- fahren einer Stoppposition zeitaufwändig ist, da in der Regel nach Erreichen eines schnell angefahrenen Grobziels das Transportmittel in langsamer Kriechfahrt mit grosser Präzision in die exakte Stoppposition bewegt werden muss. Ausserdem findet bei diesen Systemen oftmals keine Nachstellung der Ka- binenposition bei Entladung oder Beladung statt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer dezentralen Vorrichtung, mittels welcher seilgetriebene Transportmittel nach Erreichen einer Grobposition unabhängig von der variablen Triebseillänge und ohne Zuhilfenahme des Hauptantriebes schnell und genau auf eine Sollposition gefahren, dort gestoppt und anschliessend in dieser Lage gehalten werden können. Die Lösung der Aufgabe ist wiedergegeben im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 hinsichtlich ihrer wesentlichen Merkmale, in den folgenden Ansprüchen hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausbildungen. Anhand der beigefügten Zeichnungen wird der Erfindungsgegenstand mittels mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Personenauf- zugs mit automatischer Feinpositionierungsvorrich- tung im Querschnitt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Bergstandseilbahn mit automatischer Feinpositionierungsvorrich- tung in Seitenansicht,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Flachstandseilbahn mit automatischer Feinpositionierungsvor- richtung in Seitenansicht,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Aktoreinheit für eine automatische Feinpositionierungsvorrichtung in aktiviertem Zustand im Querschnitt,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Aktoreinheit für eine automatische Feinpositionierungsvorrichtung in aktiviertem Zustand im Querschnitt,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Aktoreinheit für eine automatische Feinpositionierungsvorrichtung in aktiviertem Zustand im Querschnitt,

Fig. 7,8 schematische Darstellungen der Grob- und Feinposi- tionierungsbereiche, sowie der Nachstellbereiche. Die Fig. 1 bis 3 zeigen verschiedene seilgetriebene Transportmittel mit automatischen Feinpositioniervorrichtungen. Eine automatische Feinpositioniervorrichtung besteht im Wesentlichen aus drei Hauptkomponenten: Einer Sensoreinheit 3, einer Steuereinheit 2 und einer Aktoreinheit 1.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Aufzug im Querschnitt. Die Aktoreinheit 1 verbindet eine Transportmittelkabine 9, im Folgenden einfach Kabine 9 genannt, mit einem Triebseil 4. Eine Grobposition 12 ist die Lage der Kabine 9, auf welche sie von einem Hauptantrieb 10 des Aufzugs mittels Grobpositionierung bewegt wird. Die Differenz Δh zwischen der auf diese Weise erreichten Grobposition 12 und einer gewünschten Sollposition 11 wird durch die Feinpositioniervorrichtung automatisch durch Stellbewegungen eines oder mehrerer Aktoren in der Ak- toreinheit 1 im Wesentlichen ausgeglichen, so dass ein schwellenloser niveaugleicher Übergang zwischen Kabinenboden und Haltestellenboden besteht.

In Fig. 2 ist als Beispiel für einen Schrägaufzug eine Bergstandseilbahn mit Aktoreinheit 1 dargestellt. Es ist im Erfindungsgedanken enthalten, dass mehrere aneinandergereihte Transportmittelkabinen 9 mittels einer oder mehrerer Feinpositionierungsvorrichtungen positioniert werden. Dabei kann jede Transportmittelkabine 9 für sich relativ zum Triebseil 4 positioniert werden, oder eine erste Transport- mittelkabine wird relativ zum Triebseil 4 positioniert und die zweite und allenfalls weitere Transportmittelkabinen 9 werden relativ zur ersten Transportmittelkabine 9 mittels weiterer Feinpositionierungsvorrichtungen positioniert. Fig. 3 zeigt - als Alternative zu Seilbahnen mit während dem Betrieb unlösbar mit dem Triebseil 4 verbundenen Kabinen 9 - eine seilgetrieben Flachbahn, mit permanent umlaufendem Triebseil 4 und davon abkoppelbaren Kabinen 9. Solche Anlagen finden beispielsweise als Nahzubringer in Flughäfen Verwendung. Da bei solchen Bahnen das Triebseil 4 während der Be- triebszeiten ununterbrochen in Bewegung ist, wobei die Kabinen 9 an den Haltestellen mittels lösbarer Klemmen oder Kupplungen vom Triebseil 4 gelöst werden, kann die Aktoreinheit 1 zur Feinpositionierung nicht zwischen der Kabine 9 und dem Triebseil 4 angebracht werden. Stattdessen verfügt die an der Kabine 9 befestigte Aktoreinheit 1 über eine lösbare Klemme 14, welche nach einer Grobpositionierung der Kabine 9 durch Abkopplung vom Triebseil beispielsweise an der Schiene 15 oder an einem ortsfest angebrachten Seil festgeklemmt wird und so wiederum eine Feinpositionierung der Kabine 9 mittels Aktoren 6 in der Aktoreinheit 1 ermöglicht.

Die Sensoreinheit 3 dient dazu, mittels beispielsweise optischer, akustischer, magnetischer, induktiver oder mechani- scher Sensoren 8 die Position der Kabine 9 zu ermitteln. Es können auch andere für die Positionierung relevante Parameter wie beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit und Beschleunigung der Kabine 9 erfasst werden, wobei die Auswertung der Sensordaten entweder in der Sensoreinheit 3 selbst durchge- führt wird oder lediglich Rohdaten zur Weiterverarbeitung an die Steuereinheit 2 übermittelt werden. Die Sensoren 8 können beispielsweise nur an der Kabine 9 selbst befestigt sein, sowohl an der Kabine 9 als auch ortsfest entlang der Fahrstrek- ke oder Haltestelle oder auch zusätzlich am das Triebseil 4 bewegenden Hauptantrieb 10 des Transportmittels.

Es ist denkbar und erfindungsgemäss, dass die Positionierung der Kabine 9 von Hand durch einen Bahnführer erfolgen kann anstelle oder zusätzlich zur vollautomatischen, rechnergesteuerten Feinpositionierung. Bei ausschliesslich manuellem Betrieb der Feinpositionierungsvorrichtung kann eine Sensoreinheit 3 hilfreich sein, aber eine Steuereinheit 2 wird nicht benötigt. Die Steuereinheit 2 verarbeitet die Messdaten der Sensoren 8, und gibt der Aktoreinheit 1 die Steuerbefehle zur genauen Feinpositionierung der Kabine 9. Eine permanente Überwachung der Sensordaten ermöglicht es, die Kabine 9 konstant auf der gewünschten Sollposition 11 zu halten. In den Fig. 7 und 8 sind beispielhaft zwei mögliche Einstellungen einer Feinpositioniervorrichtung im Zusammenspiel mit der Grobpositionierung dargestellt. Der Hauptantrieb 10 des Transportmittels wird dazu benutzt, die Sollposition D 11 mit massiger Genauigkeit anzufahren und die Kabine 9 in einen Grobpositionierungsbereich B-F 16, den Fehlerbereich der Grobpositionierung, zu bewegen. Die Präzi- sion muss zu diesem Zweck lediglich innerhalb eines Nachstellbereiches A-G 13 der Aktoreinheit 1 liegen, wobei der Nachstellbereich A-G 13 durch den maximal möglichen Stellweg des oder der Aktoren 6 beschränkt ist. Die Feinpositionie- rungsvorrichtung fährt die Kabine 9 schliesslich in einen Feinpositionierungsbereich C-E 17.

Fig. 7 zeigt eine Einstellung der Feinpositionierungsvorrichtung für den Fall dass die Aktoreinheit Korrekturen hauptsächlich in eine Richtung ausführen soll. In Fig. 8 ist der Grobpositionierungsbereich B-F 16 symmetrisch um die Sollposition D 11 verteilt, das heisst der Nachstellbereich A-G 13 der Aktoreinheit 1 ist in diesem Fall ebenfalls symmetrisch um die Sollposition D 11 verteilt und umfasst den Grobpositionierungsbereich B-F 16. Die Feinpositionierungsvorrichtung bewegt die Kabine mittels Aktoreinheit 1 von der Grobposition 12, welche innerhalb des Grobpositionierungsbereichs B-F 16 liegt, in einen Feinpositionierungsbereich C-E 17, den Fehlerbereich der Feinpositionierung. Die Steuerung des Hauptantriebs 10, sowie die Sensorik zur Bestimmung der richtigen Position, können für die Grobpositionierung separat und unabhängig von der Feinpositionierungsvorrichtung ausgeführt sein. Es ist jedoch denkbar und erfindungsgemäss, dass eine einzige Steuereinheit 2 sowohl den Hauptantrieb 10 für die Grobpositionierung steuert als auch die Aktoreinheit 1 für die Feinpositionierung. Dabei können dieselben Sensordaten derselben Sensoreinheit 3 für die Positionsbestimmung genutzt werden. Soll ein bestehendes Transportmittel mit einer Feinpositionierungsvorrichtung nachgerüstet werden, so wird diese Feinpositionierungsvor- richtung in der Regel als eine autonome, von der Grobpositionierung unabhängige Vorrichtung realisiert, welche sich in ein bestehendes System einfügt.

Für die Sensoreinheit 3 sind dem Fachmann viele unterschiedliche Ausführungsmöglichkeiten bekannt. Stand der Technik ist beispielsweise die Positionsbestimmung mittels ortsfest angebrachter optischer Codes im Bereich der Haltestelle oder Sollposition 11, welche von an der bewegten Kabine 9 befestigten Sensoren 8 detektiert werden können. Andere Systeme zur Positionsbestimmung beispielsweise einer Aufzugskabine arbeiten mit einem Schallerzeuger an der Kabine 9 und Empfängern am Schachtboden und an der Schachtdecke. Mittels Laufzeitmessung der Schallsignale und allenfalls der Messung des Dopplereffektes lässt sich die Position und Geschwindigkeit der Kabine im Aufzugsschacht bestimmen. Der aktuelle Stand der Sensorik bietet viele weitere Möglichkeiten zur Ausführung einer obengenannten Sensoreinheit 3. Die Aktoreinheit 1 dient dazu, die Lage der Kabine 9 inner- halb des Nachstellbereichs 13 unabhängig vom Hauptantrieb 10 des Transportmittels nachzustellen. Dies hat den Vorteil, dass die Nachstellung schneller und direkter erfolgen kann als mittels des Hauptantriebes 10, insbesondere, wenn der Hauptantrieb 10 durch einen grossen leistungsstarken und trä- ge reagierenden Motor gebildet wird. Ausserdem wird das Triebseil 4 bei Nachstellung mittels Aktoreinheit 1 weniger in Schwingung versetzt als bei Nachstellung mittels des Hauptantriebes 10. Die Aktoreinheit 1 wird in der Regel zwischen eine Kabinen- aufhängung und das Triebseil 4 eingefügt. Bei seilgetriebenen Flachbahnen, bei welchen die Kabine 9 an Haltestellen vom permanent umlaufenden Triebseil 4 abgekoppelt werden, kann die an der Kabine 9 befestigte Aktoreinheit 1 auch mittels einer lösbaren Klemme 14 beispielsweise an einer Schiene 15 befestigt werden. Als Aktor 6 ist prinzipiell jedes lineare Stellglied denkbar, sofern es allein oder im Bündel die Kabine zu bewegen und den gesamten Nachstellbereich 13 zu bedienen vermag. Beispielsweise können fluidische Aktoren 6 verwendet werden. Auch mehrere Aktoreinheiten 1 können sowohl parallel als auch seriell geschaltet werden um entweder die Nutzlast oder den Stellweg einer einzelnen Aktoreinheit zu vervielfachen .

Die Kommunikation sowohl der Sensoreinheit 3 als auch der Aktoreinheit 1 mit der Steuereinheit 2 kann beispielsweise via Kabel, mittels optischer oder elektrischer Signale, oder kabellos via Funk- oder Infrarotverbindung erfolgen. Fig. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Aktoreinheit 1 unter Verwendung mindestens eines fluidischen Muskels, beispielsweise ge äss US 4,615,260 (D2), als Aktor 6. Als Beispiel seien einige Kenndaten eines fluidischen Muskels erwähnt: ein kommerziell erhältliches auf D2 basierendes schlauchförmiges Membran-Kontraktions-System kann sich bei Druckbeaufschlagung mit bis zu 600-800 hPa in axialer Richtung um bis zu 25% der Nennlänge verkürzen und vermag dabei je nach Aktordurchmesser Lasten von bis zu 5700 N pro Aktor 6 zu heben. Bei Bündelung mehrerer Aktoren 6 in einer Aktoreinheit 1 ist die gesamte maximale Nutzlast ein entsprechendes Vielfaches. Fluidische Muskeln, mit Luft als Druckfluid, verfügen über ausgezeichnete Federeigenschaften und sind somit sehr gut geeignet, im Triebseil 4 auftretende Schwingungen zu dämpfen. Sollte die Dämpfung durch die Eigenschaften der fluidischen Muskeln dennoch ungenügend sein, kann mit der Vorrichtung eine aktive Dämpfung erfolgen, indem die Aktoren 6 von der Steuereinheit 2 unter Verwendung der Positionsdaten der Sensoreinheit 3 so gesteuert werden, dass die Schwingungen im Triebseil 4 aktiv kompensiert und gedämpft werden. Die in Fig. 4 schematisch dargestellte Aktoreinheit 1 besteht im Wesentlichen aus einer Seilklemme 5, welche eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Triebseil 4 herstellt, aus Zugaktoren 6 und aus einem Endstück 18, an welchem die Kabine 9, als Gewichtsstein symbolisiert, befestigt ist. Die Aktoren 6 sind einerseits mit der Seilklemme 5 und andererseits mit dem Endstück 18 verbunden. Bei Beaufschlagung der Aktoren 6 via Fluidleitung 7 mit einem Fluid verkleinert sich die Distanz zwischen der Seilklemme 5 und dem Endstück 18. Statt die Aktoren 6 direkt an der Seilklemme 5 zu befestigen ist es möglich die Aktoren 6 an einem Zwischenstück anzubringen, wel- ches wiederum mit der Seilklemme 5 verbunden ist. Die Seilklemme 5 kann lösbar, beispielsweise mittels eines Druck- fluids, ausgeführt sein, was ein Verschieben der Aktoreinheit und der damit verbundenen Kabine 9 entlang des Triebseils 4 ermöglicht. Ein mit der Seilklemme 5 oder mit einem Zwischen- stück verbundenes Rohr 20, durch welches beispielsweise das Triebseil 4 geführt werden kann, ist länger, als die Maximallänge der Aktoren 6, so dass am der Seilklemme 5 abgewandten Ende des Rohres 20 Federn 19 befestigt werden können, welche den Aktor 6 auch bei fehlender Zugbelastung des Endstückes 18 unter Zugspannung halten.

Fig. 5 zeigt die schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Aktoreinheit 1. Das Endstück 18 ist zusätzlich mit Seilen 21, beispielsweise aus Aramidfasern gefertigt, an der Seilklemme 5 gesichert.

In Fig. 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Aktoreinheit 1 dargestellt, wie sie beispielsweise für eine vom Triebseil abkoppelbare Flachbahn gemäss Fig. 3 eingesetzt werden kann. Eine Klemme 14, in Aktorwirkachse gleitend auf einer mit dem Endstück 18 verbundenen Führungsstange 22 gelagert, schliesst sich erst nach erfolgtem Halt an einer Grobposition 12 beispielsweise um die Schiene 15 und ermöglicht so eine Feinpositionierung der Kabine 9 mittels Aktoreinheit 1. Ist der Aktor 6 ein reiner Zugaktor, so sind wiederum Federn 19 gemäss Fig. 4 nötig, als Antagonisten für die Aktoren 6. Um die Position der Kabine 9 in beide Richtungen korrigieren zu können, werden zwei solche Aktoreinheiten um 180 Grad versetzt mit entgegengesetzer Aktorwirkrichtung an der Kabine 9 angebracht.

In einer fluidischen Aktoreinheit 1 kann mittels eines Drucksensors der Druck des Fluids gemessen und kontinuierlich überwacht werden. Damit wird eine Früherkennung für die Auslösung einer bei seilgetriebenen Transportmitteln in der Re- gel vorhandenen Notbremsevorrichtung möglich. Ist die zeitliche Änderung des Druckes des Fluids V,, viel kleiner als

Null, was beispielsweise bei einem Seilriss der Fall ist, kann mittels einer Steuerelektronik die Notbremsung ausgelöst werden. Der Auslösegrenzwert von %, wird kleiner gewählt, beispielsweise um 10% kleiner, als die im normalen Fahrbetrieb auftretenden Druckabfälle im Fluid der Aktoreinheit 1, so dass im Normalbetrieb keine Notbremsung ausgelöst werden kann.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Feinpositionierung seilgetriebener Transportmittel mit mindestens einer Kabine (9) und einem Triebseil (4) an Haltestellen dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Aktoreinheit (1) mit je mindestens einem Aktor (6) vorhanden ist, wobei die Aktoreinheit (1) mit der Kabine (9) kraftschlüssig verbunden ist und mittels dieser Aktoreinheit (1) die Kabine (9) relativ zu einer ebenfalls ortsfesten Soll-Position (11) bewegt werden kann, unabhängig vom Hauptantrieb (10) des Transportmittels .

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aktoreinheit (1) mindestens ein fluidi- scher Aktor (6) vorhanden ist.

3. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 2, da- durch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (1) einerseits an der Kabine (9) befestigt ist und andererseits mit dem zur Kabine (9) führenden Triebseil (4) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabine (9) an Haltestellen vom Triebseil (4) abgekoppelt wird und die Aktoreinheit (1) einerseits an der Kabine (9) befestigt ist und andererseits mittels lösbarer Verbindung ortsfest verankert werden kann.

5. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (1) als Aktor (6) mindestens einen pneumatischen fluidischen Muskel aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur manuellen Steuerung der Feinpositionierung vorhanden sind.

7. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Sensoreinheit (3) und eine Steuereinheit (2) vorhanden sind, und die Feinpositionierung automatisch erfolgt.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Schwingungen des Triebseils (4) durch die Aktoreinheit (1) aktiv gedämpft werden kann, indem die Steuereinheit (2) die Aktoreinheit (1) mit Hilfe der Positionsmessungen der Sensoreinheit (3) in entsprechender Phase zur Schwingung des Triebseils (4) steuert.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei antagonistisch wirkende Aktoreinheiten (1) vorhanden sind.

10. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Drucksensor zur Messung des Druckes im Fluid der Aktoreinheit (1) vorhanden ist und dass weiter eine Steuerung vorhanden ist, welche bei einem negativen dp/dt im Fluid der Aktoreinheit (1) eine Notbremsung des Transportmittels auslöst, wobei dieses negative dp/dt mindestens 10% kleiner ist, als die im Normalbetrieb auftretenden negativen dp/dt.