WO2019101544A1 - Aufzugsanlage mit einer an einem fahrkorb der aufzugsanlage angeordneten signalerzeugungseinheit - Google Patents

Aufzugsanlage mit einer an einem fahrkorb der aufzugsanlage angeordneten signalerzeugungseinheit Download PDF

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WO2019101544A1
WO2019101544A1 PCT/EP2018/080744 EP2018080744W WO2019101544A1 WO 2019101544 A1 WO2019101544 A1 WO 2019101544A1 EP 2018080744 W EP2018080744 W EP 2018080744W WO 2019101544 A1 WO2019101544 A1 WO 2019101544A1
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WO
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car
signal
coil
acceleration
sensor
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PCT/EP2018/080744
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English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Thum
Marius Matz
Eduard STEINHAUER
Original Assignee
Thyssenkrupp Elevator Ag
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/02—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators responsive to abnormal operating conditions
    • B66B5/04—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators responsive to abnormal operating conditions for detecting excessive speed
    • B66B5/06—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators responsive to abnormal operating conditions for detecting excessive speed electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B11/00—Main component parts of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B11/04—Driving gear ; Details thereof, e.g. seals
    • B66B11/0407—Driving gear ; Details thereof, e.g. seals actuated by an electrical linear motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/0006—Monitoring devices or performance analysers
    • B66B5/0018—Devices monitoring the operating condition of the elevator system
    • B66B5/0031—Devices monitoring the operating condition of the elevator system for safety reasons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/105—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by magnetically sensitive devices

Definitions

  • Elevator installation with a arranged on a car of the elevator system
  • the invention relates to an elevator installation with a signal generation unit arranged on a car of the elevator installation and a sensor arranged on the elevator shaft for detecting a signal of the signal generation unit.
  • a speed or acceleration of the car can be determined reliably and quickly.
  • linear drive has emerged as an alternative to cable drive in elevator construction.
  • a linear drive comprises stator units permanently installed in the elevator shaft and at least one rotor unit permanently installed on the elevator car.
  • the invention is applicable to an elevator installation which has a car and such
  • Linear motor drive wherein the primary part of the linear motor is provided by appropriately designed guide rails of the elevator system and the secondary part of the
  • Linear motor is provided by a carriage of a car, which includes the rotor of the linear motor, are known for example from DE 10 2010 042 144 A1 or DE 10 2014 017 357 A1.
  • the car When driving upwards, the car must always be braked with maximum acceleration due to gravity. The fastest possible marginally safe deceleration can be achieved by neutralizing the drive. In addition to acceleration due to gravity, further downward braking forces act on the car, so the car is decelerated with a delay that is greater in magnitude than the gravitational acceleration. This increased delay can already be generated by the rolling resistance of guide rollers.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved concept for measuring the acceleration of a car in a linear-drive elevator installation.
  • Embodiments show an elevator system with a car that is movably received within a hoistway and a linear drive (also
  • Linear motor drive linear motor, short: drive
  • a sensor is arranged in the elevator shaft and a signal generation unit is arranged on the elevator car.
  • the signal generating unit is designed to generate a measuring signal in the sensor, wherein the measuring signal from a (traversing)
  • Elevator installation on a safety control unit which is formed based on the Measurement signal to determine an acceleration of the car and if the determined
  • An idea of the present invention is to provide a (electromagnetic or a
  • Elevator car relative to the arranged in the elevator shaft sensor (mechanical) to modulate.
  • the thus modulated signal is detected in the sensor and in
  • the signal generation unit has an alternate arrangement of a first portion and a second portion.
  • the sensor comprises a transmitter and a receiver, wherein the receiver is configured to receive an electromagnetic signal emitted by the transmitter.
  • the first portion is configured to conduct the electromagnetic signal to the receiver and the second portion is configured to prevent the conduction of the electromagnetic signal to the receiver.
  • the receiver gives the measurement signal based on the
  • the sensor may be a light barrier, e.g. Emits light in the visible spectrum or in the infrared spectrum.
  • Transmitter and receiver (the light barrier or the sensor) may be arranged such that the emitted electromagnetic signal is reflected for reception by the signal generating unit, so that the receiver can receive the part of the emitted electromagnetic signal, which on the first section of the
  • the transmitter and the receiver are then arranged on the same side of the elevator car on the elevator shaft.
  • the transmitter and receiver (the light barrier or the sensor) may be arranged such that the emitted electromagnetic signal is transmitted for reception by the signal generation unit, so that the receiver can receive the part of the transmitted electromagnetic signal that is incident on the first portion of the signal generation unit incident.
  • the perforated strip is preferably arranged perpendicular to the car. That is, the electromagnetic signal, when it is substantially parallel to a wall of the elevator car, passes through the transmitting part of the punched strip (eg, a hole).
  • the transmitter and the receiver are then preferably arranged on different sides, eg on opposite sides of the elevator shaft.
  • transmitter and receiver can also be arranged on the same side of the elevator shaft, wherein the transmitter emits the electromagnetic signal substantially parallel to this side of the elevator shaft.
  • the punched tape is passed between transmitter and receiver in both cases.
  • the signal generating unit may be a perforated strip (also known as a perforated strip) comprising a material and a material deviating from the material in punches made of this material, the material having a portion (if the reflection is typically detected, typically the first portion when the transmission is detected the second section) and the fabric forms the other section of the
  • the fabric may be air or a material having, for example, a different material than the hole pattern
  • the transmitter can receive the electromagnetic signal incident on one of the two areas, while the signal is not transmitted to the receiver when hitting the other of the two areas and thus can not be received.
  • a pulsed signal (the measurement signal) in the receiver. From the pulse rate of the measurement signal, the measurement signal
  • Safety control unit The speed at which the change in the pulse frequency determines the (positive or negative) acceleration of the car.
  • the signal generation unit includes a plurality of magnets arranged to alternate
  • the sensor has a magnetic field detector which is designed to detect the alternating magnetic field and to determine the acceleration of the car based on the alternating magnetic field.
  • the plurality of magnets may be alternately aligned with their plus and minus poles to the sensor to generate the 1st and 2nd magnetic field directions.
  • This permanent change of the magnetic field (or the magnetic flux) generates (induces) in the magnetic field sensor, eg a coil, an alternating electric current (or an alternating voltage).
  • a frequency of the induced alternating voltage or the alternating current is dependent on (or proportional to) the speed of the car. From a frequency change (first derivative of the frequency), the acceleration can be determined. This embodiment is advantageous because the signal generation unit is insensitive to (usual) contamination.
  • the signal generation unit comprises a plurality of coils, wherein a first coil of the plurality of coils is coupled to an AC power source configured to connect the first coil to a first coil
  • a second coil of the plurality of coils is coupled to the AC power source.
  • the AC power source is formed, the second coil with a
  • the first phase position differs from the second phase position.
  • the difference is e.g. 180 °.
  • Each coil is traversed by an alternating current and thus generates a changing (rotating) alternating magnetic field, i. a traveling field. This is advantageous since a measurement signal can thus be detected by the sensor even when the car is at a standstill. For example, a failure of the sensor while the car in front of the sensor is detected directly. Likewise, the
  • Signal generation unit insensitive to (usual) contamination.
  • the alternating magnetic field of each coil is (mechanically) modulated. If the sensor is exposed to the alternating magnetic field, a corresponding alternating current (measuring signal) is induced in the sensor, which depends on the speed of the car. With a phase difference of 180 ° between adjacent alternating magnetic fields, the alternating magnetic field (carrier frequency) is modulated with an envelope of a frequency corresponding to the speed of the car. From this frequency and / or a Ampliduden usedung of the measuring signal, the speed of the car can be determined. The envelope is comparable to the measurement signal of the second aspect. In other words, the low-pass filtered measurement signal of this embodiment is comparable to the measurement signal of the second aspect.
  • the plurality of coils in addition to the previous embodiment, a third coil and a fourth coil.
  • the difference of the first phase position (first coil) to the second phase position (second coil) is 90 °.
  • the AC source is configured to feed the third coil with the 180 ° out of phase AC of the first coil and to feed the fourth coil with the 180 ° out of phase AC of the second coil.
  • the 180 ° phase offset can be generated by winding two coils with opposite winding sense when both coils are fed with the same AC voltage. If two such coils with two identical coils, which are fed with an offset by 90 ° AC voltage, interleaved, so there are four shifted by 90 ° magnetic fields in the elevator shaft.
  • the AC power source is configured to feed adjacent coils of the plurality of coils with a Hilbert-transformed signal of the neighboring coil. Starting from a sinusoidal voltage (sin) at the first coil, the second coil with the 180 ° shifted cosine (- cos), the third coil with the 180 °
  • the plurality of coils are arranged according to their numbering (first, second, third, fourth coil) ascending along a direction of travel of the car.
  • the majority of the coils can be extended by further coils until a maximum height (extension or extension of the car in the direction of travel) is occupied by coils.
  • this generally applies analogously to the respective signal generation units of the three aspects.
  • cosinusoidal carrier signals results from the modulation with the moving car.
  • the sensor thus receives the carrier signal but with a unique phase angle for each point in the region of the four consecutive coils as compared to a sine voltage with no phase shift. From the phase angle Thus, the position of the car relative to the sensor can be determined. Deriving the position results in the speed of the car and the second
  • the safety control unit for determining the acceleration of the car may determine a phase angle of the measurement signal to obtain a position of the car and derive the phase angle twice in time to determine the acceleration of the car.
  • the use of the phase angle for information transmission has several advantages.
  • the position determination is highly accurate. A resolution of the position of the car is depending on the design of the coils or the sensor and the speed of the car at a few millimeters to a few centimeters.
  • the determination of the phase angle is robust to gains or losses of the amplitude of the measurement signal, since it is not the amplitude but the phase which is independent of the amplitude that is evaluated.
  • Safety control unit for determining the acceleration of the car include a demodulator, which demodulates the measurement signal by means of coherent demodulation.
  • Coherent demodulation is an easy way to implement the measurement signal with the Hilbert-transformed (i.e., 90 ° out of phase) signals.
  • the frequency of the measurement signal is evaluated instead of the phase angle by known methods. Like the phase angle, the current frequency of the measurement signal depends on the travel speed of the car.
  • coherent demodulation can also be used here in order to obtain the two modulation signals.
  • the speed of the car can then be determined by the frequency of the modulation signals. This can be done analogously to the determination of the speed of the car in the second aspect.
  • Method of a car which is movably accommodated within a hoistway is; Driving the car with a linear drive; Placing a sensor in the hoistway; Arranging a signal generation unit on the car; Generating a measurement signal in the sensor, the measurement signal being dependent on a speed of the elevator car in the elevator shaft; Determining an acceleration of the car based on the measurement signal; Transferring the linear drive in one
  • a method for measuring an acceleration of a car of an elevator installation is disclosed with the following steps: generating a series of at least four alternating magnetic fields on the car, which are different from each other and adjacent alternating magnetic fields are perpendicular to each other, wherein the row of at least four alternating magnetic fields along a driving direction of the car is lined up, wherein the series of at least four alternating magnetic fields generates a resulting magnetic field; Method of the car, which is movably received within an elevator shaft of the elevator installation; Measuring a measuring signal at a
  • Magnetic field is generated when the car passes this measuring position; Decoding the measurement signal to obtain information about acceleration of the car at the measurement position in the elevator shaft.
  • the information about the acceleration of the car may be e.g. the position or the speed of the car, from which the acceleration can be determined by deriving or determining the change.
  • the measuring position in the elevator shaft is the position at which the sensor is arranged.
  • the decoding of the measurement signal comprises the following steps: determining a sequence of positions of the car relative to the measurement position in the elevator shaft from a phase angle of the measurement signal; Double deriving a position of the car to obtain the acceleration of the car at the measuring position of the car.
  • the methods may be used in a program code of a computer program for
  • Fig. 1 a schematic representation of an elevator installation 2
  • Fig. 2 in Fig. 2a is a schematic representation of an embodiment of the first aspect of the invention
  • Fig. 2b is a schematic representation of a
  • Embodiment of the second aspect of the invention and in Figure 2c is a schematic representation of an embodiment of the third aspect of the invention.
  • Fig. 3 is a schematic representation of an embodiment of the elevator installation which is a modification of the previous embodiment of Fig. 2c;
  • Fig. 4 is a schematic representation of a measurement signal resulting from the
  • Fig. 5 is a schematic representation of the elevator system to four different
  • Fig. 6 is a schematic representation of the elevator system to three different
  • FIG. 8 shows an equivalent circuit diagram which depicts the modulation of the measuring signal by means of the moving car and, at the bottom, a schematic representation of a
  • Fig. 9 is a schematic representation of a structure of the elevator installation according to further embodiments.
  • the elevator installation comprises a car 4, a linear drive 6, a sensor 8, a
  • the car 4 is within an elevator shaft 14 (short: shaft) movable (or movable or
  • the car 4 is e.g. movable in the vertical direction, as shown in Fig. 1.
  • the invention is also for cars that in others
  • Movement directions are movable, for example horizontally or diagonally or obliquely movable cars 4, usable.
  • the signal generation unit 12 should then be arranged on the car 4 in accordance with the direction of movement of the car 4, as will be explained in more detail below with reference to the description of the signal generation unit 12.
  • the signal generating unit may also be arranged in several or in each of the plurality of directions of movement of the car.
  • the signal generating unit is rotatably arranged on the car.
  • the linear drive 6 is designed to drive the car 4.
  • the linear drive 6 may include a stator assembly 16 fixedly installed in the shaft and a rotor 18 mounted on the car 4.
  • the stator assembly 16 may include a plurality of stators sequentially arranged along the elevator shaft 16 and operated via an associated inverter.
  • the inverters can supply the associated stators, each with a polyphase alternating current with at least three phases, individual coils of the stators are targeted with one each
  • Patent application WO 2016/102385 A1 discloses, there in conjunction with a
  • the inverters generate sinusoidal successive ones Phase currents each out of phase by 120 °, with 3-phase stators.
  • the activations of the coils of a second stator of the plurality of stators thereby directly follow the activations of the coils of a first stator of the plurality of stators.
  • a traveling magnetic field is generated by the coils, which drives the rotor 18 in front of him.
  • the structure of the linear drive 6 described here is shown only schematically in Fig. 1, since the invention is independent of the linear drive 6 and can also be used in elevator systems with other drives, such as a cable drive. However, the acceleration measurement of the car in elevator systems with
  • the sensor 8 is, in particular fixed, arranged in the elevator shaft 14.
  • the sensor 8 should be mounted in the hoistway 14 such that the sensor 8 does not
  • Signal generating unit 10 may generate a measurement signal 20 in the sensor 8, which is dependent on a (travel) speed of the elevator car 4 in the elevator shaft 14.
  • the signal generation unit can independently (actively) generate an (electromagnetic or magnetic) signal 20 ', for example by current flowing through the signal generation unit 10 or having permanent magnets.
  • the signal generation unit 10 may generate a measurement signal 20 in the sensor 8, which is dependent on a (travel) speed of the elevator car 4 in the elevator shaft 14.
  • the signal generation unit can independently (actively) generate an (electromagnetic or magnetic) signal 20 ', for example by current flowing through the signal generation unit 10 or having permanent magnets.
  • the signal generation unit 10 may generate a measurement signal 20 in the sensor 8, which is dependent on a (travel) speed of the elevator car 4 in the elevator shaft 14.
  • the signal generation unit can independently (actively) generate an (electromagnetic or magnetic) signal 20 ', for example by current flowing through the signal generation unit 10 or having permanent magnets.
  • the signal generation unit 10
  • Signal generating unit 10 also passively influence or modulate an external signal and generate a signal different from the external signal, which generates the measurement signal 20 in the sensor 8.
  • Signal generating unit 10 also passively influence or modulate an external signal and generate a signal different from the external signal, which generates the measurement signal 20 in the sensor 8.
  • Signal generating unit 10 are described in the following figures.
  • the safety control unit 12 is designed to determine an acceleration of the car 4 based on the measurement signal 20. When the detected acceleration passes a limit, the safety control unit 12 transfers the linear drive 6 to a safety mode. In order to activate the safety operating state, the safety control unit 12 can send corresponding information 21 to the linear drive 6 or a control of the linear drive.
  • the measurement signal 20 may be an electrical signal which the sensor 8 generates as a function of the signal 20 'generated by the signal generation unit 10. In other words, the sensor 8 converts the signal 20 'of the signal generation unit 10 into the measurement signal 20.
  • the limit may vary depending on whether there is a positive acceleration or a negative acceleration his. In particular, the limit value for a permissible positive acceleration may be lower than for a permissible negative acceleration.
  • the positive acceleration refers to an acceleration of the car, which results in a force effect on the passenger, which acts in the direction of the car ceiling while a negative acceleration a
  • Acceleration of the car referred which results in a force on the passenger, which acts in the direction of the car floor.
  • the positive acceleration occurs when the car goes up and decelerates or when the car moves down and accelerates.
  • the negative acceleration occurs when the car goes up and accelerates or when the car goes down and decelerates. Throughout the disclosure, both the positive acceleration and the negative acceleration are included under the term acceleration unless explicitly differentiated.
  • the invention is applicable to elevator systems (elevator systems) with at least one elevator car (car), in particular a plurality of cars, which can be moved in a shaft via guide rails.
  • At least one fixed first guide rail is fixedly arranged in the shaft and is aligned in a first, in particular vertical, direction.
  • At least one fixed second guide rail is aligned in a second, in particular horizontal, direction in the shaft.
  • At least one third guide rail which is rotatable relative to the shaft, is fastened to a rotating platform and can be transferred between an orientation in the first direction and an orientation in the second direction.
  • Such systems are basically described in WO 2015/144781 A1 and in German patent applications 10 2016 211 997.4 and 10 2015 218 025.5.
  • Fig. 2 shows in Fig. 2a is a schematic representation of an embodiment of the first aspect of the invention, in Fig. 2b is a schematic representation of a
  • Embodiment of the second aspect of the invention and in Fig. 2c is a schematic representation of an embodiment of the third aspect of the invention. Further embodiments of the third aspect are shown in FIG. 3.
  • the replay of the hoistway 14 and the safety control unit 12 is generally dispensed with, so that only the car 4 and the sensor 8 are shown. However, these are arranged in the elevator shaft as described in FIG.
  • the sensor 8 in Fig. 2a comprises a transmitter 8a and a receiver 8b.
  • the receiver 8b is configured to receive a (eg electromagnetic) signal 20'a transmitted by the transmitter 8a.
  • the signal generation unit 10 in Fig. 2a has an alternation Arrangement of a first portion 22a and a second portion 22b.
  • the first portion 22a may guide the electromagnetic signal 20'a to the receiver and the second portion 22b may direct the electromagnetic signal 20'a to the receiver
  • the receiver 8b may output the measurement signal 20 (see FIG. 1).
  • the signal generating unit 10 may accordingly be e.g. a punched tape having a reflective and an absorbing portion 22a, 22b.
  • the sensor 8, e.g. a light barrier, can illuminate the tape, i. emit an electromagnetic signal 20'a in the direction of the car 4 and the signal generating unit 10.
  • the reflective portion e.g., the first portion 22a
  • the electromagnetic signal 20'a hits the non-reflecting or absorbing portion (e.g., the second portion 22b) of FIG.
  • the receiver 8b does not receive an electromagnetic signal and thus does not generate a measurement signal.
  • the light barrier In this arrangement, the light barrier
  • the first portion 22a is then for the electromagnetic signal of
  • the signal generation unit is then to be installed spatially between the transmitter and the receiver.
  • the electromagnetic signal 20'a and thus also the measuring signal 20 is pulsed as an output signal of the receiver 8b when the car is moving.
  • the electromagnetic signal 20'a and thus also the measuring signal 20 is pulsed as an output signal of the receiver 8b when the car is moving.
  • a frequency of the pulses or conditions is proportional to the
  • the signal generation unit 10 of FIG. 2b includes a plurality of magnets 24 arranged to alternately generate a magnetic field in a first direction and in a second direction in the elevator shaft.
  • the plurality of magnets may be alternately aligned with their north and south poles in the direction of the sensor 8.
  • the magnets may be permanent magnets or electromagnets, e.g. a coil through which DC flows.
  • the sensor 8 has a
  • Magnetic field detector for example, a (receiver) coil 8c, on.
  • the magnetic field detector 8 can detect the alternating magnetic field and determine the acceleration of the car 4 based on the alternating magnetic field.
  • the alternating magnetic field generates (induces) in the sensor 8 an alternating current as a measurement signal 20 when the car 4 passes by the sensor 8.
  • the frequency of the alternating current is proportional to the speed of the car 4.
  • the frequency change is proportional to the speed change and thus the acceleration of the car 4
  • the signal generation unit 10 of FIG. 2c has a plurality of coils 26 (at least two).
  • a first coil 26a of the plurality of coils is coupled to an AC power source 28 configured to feed the first coil with an AC current 30a having a first phase position (f ⁇ ) and a constant frequency ()).
  • a second coil 26b of the plurality of coils is coupled to the AC power source 28, wherein the second coil 26b may be supplied with an AC current 30b having a second phase position (f2) and the constant frequency (/).
  • the alternating current flow may be sinusoidal or cosinusoidal.
  • the constant frequency (/) is also referred to as the carrier frequency in the third aspect.
  • a difference of the first phase position (f ⁇ ) to the second phase position (f2) (amount) is 180 ° (or in radians p).
  • the frequency (/) should be greater than 25 times, 100 times or 1000 times the
  • the (carrier) frequency (/) can be modulated by the movement of the car 4, a useful signal (see also Fig. 3).
  • the useful signal forms an envelope for the frequency (/) whose frequency is determined by the
  • Speed of the car depends.
  • the frequency (/) is amplitude modulated.
  • the frequency of the envelope is determined by the quotient of the (actual) speed of the car and the sum of the length of the two coils, ie the length (L).
  • the envelope can be extracted, for example, by means of a low-pass filter, which filters out the carrier frequency from the measurement signal.
  • the envelope can then be seen analogously to the exemplary embodiment of the second aspect.
  • a frequency of the envelope is proportional to the speed of the car 4, a frequency change proportional to the speed change and thus the acceleration of the car 4, as well as the embodiment of the second aspect this embodiment is insensitive to contamination.
  • the sensor 8 may also receive a measurement signal when the car is stationary in front of the sensor.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of an embodiment illustrating a modification of the previous embodiment.
  • the plurality of coils 26 include, in addition to the first coil 26a and the second coil 26b, a third coil 26c and a fourth coil 26d.
  • the AC power source (not shown in Fig. 3) can feed the first and second coils with first and second signals 30a, 30b with a phase shift of 90 °, e.g. a sine and a cosine.
  • the third coil 26c may be the
  • the fourth coil 26d may supply the AC power source with a fourth signal 30d which is 180 degrees out of phase with the second signal 30b.
  • the signals 30a-30d are selected in ascending order as follows: sine, cosine, minus sine (- sin), minus cosine (- cos). These signals serve as a carrier signal.
  • the frequency of the signals 30a-30d is advantageously identical and is for example between 1 kHz and 10 MHz. A typical frequency is more than 5kHz, more than 50kHz or more than 200kHz.
  • the coils 26a-26d thus each generate one
  • Transmit coils 26 have.
  • the sensor 8 did not superimpose the measurement signals but detects them individually, the sensor 8 would be moved during a movement of the car in
  • Movement direction 32 receive the individual measurement signals 20a-20d, which are shown schematically in Fig. 3.
  • the individual measurement signals 20a-20d respectively comprise the carrier signal 30a-30d, which is amplitude-modulated by the movement of the car, whereby the
  • Single measurement signals 20a-20d are each bounded by the envelope 34a-d.
  • the envelope is also referred to as a useful signal or modulation signal.
  • the resulting measurement signal 20 results from the superposition of the individual measurement signals 20a-20d.
  • Fig. 4 shows two schematic representations of this signal. Below, the measurement signal 20 is shown individually, whereas the measurement signal 20 (solid line) is shown above in comparison to a pure sine signal (dashed line). From the
  • phase curves are again shown in FIG. 5 and FIG. 6 by way of pointer diagrams 50a-g in a total of 7 states.
  • the coils 26a-d on the car are at a standstill, i. relative to the sensors 8, 8 'and 8 "in the same position. Between the four representations, however, there is a time difference of
  • Fig. 6 the elevator system is shown with a moving car.
  • the three states shown each depict the state at the same time (or a time difference by multiples of 2n / ⁇ x> t ). While in the first representation, the voltage of the measurement signal
  • the phase angle has shifted by 45 ° in the second image.
  • This shift of the phase angle is achieved by the superimposition of the carrier signals of the two coils 26a, 26b, which overlap in equal parts, ie to approximately 50%, with the sensor 8 '.
  • the third figure shows a further offset of the coils 26a-d with respect to the sensor 8 'by half a length of the coil 26'.
  • the sensor 8 ' receives only the carrier signal of the second coil 26b, which is phase-shifted by 90 ° to the carrier signal of the first coil 26a. Accordingly, the phase of the measurement signal U m also has the phase of the
  • s represents the offset of the center of the first coil to the center of the sensor and L represents the total length of the four measuring coils.
  • this phase difference 36 is again illustrated by an intellectual model by the coils 26a-26d are not linearly but similar to the stator of an electric motor circularly about the sensor 8, which occupies the position of the rotor, are arranged. If the coils 26a-26d are supplied with the carrier signals 30a-30d, it is obvious that the resulting measuring signal of the sensor 8 in every possible position, ie in each rotation angle of the sensor 8, a phase angle corresponding to the rotation angle to the sinusoidal signal feeding the coil 26a having.
  • the signal / (t) represents the envelope 34a, c of the individual measurement signals 20a, c and the signal Q (t ) represents the envelope 34b, d of the individual measurement signals 20b, d.
  • the first term 7 (t) ⁇ sin comprises the individual measurement signals 20a and 20c, while the second term Q
  • In-phase component and Q (t) 50b also called quadrature component.
  • the combined carrier signal results in sin 52a, whose Hilbert-transformed and the 90 ° out of phase carrier signal to cos 52b.
  • the useful signals can be detected by means of (electronic) coherent demodulation from the
  • Be recovered signal provided the receiver side, i.
  • the frequency and the phase position of the carrier signal are known.
  • the coherent demodulation is described in Fig. 8 below.
  • the transmission of the frequency and phase of the carrier signal may be e.g. by a second, parallel to the coils of the signal generating unit lying track with transmitting coils of the two carrier signals and a second sensor with receiving coils, which is arranged parallel to the sensor 8, take place (see Fig .. 9).
  • the phase position of the (receiver side reconstructed) carrier signal to the measurement signal can be closed to the spatial displacement of the elevator car to the sensor 8.
  • the phase angle of the measurement signal to the carrier signal can be determined from the reconstructed useful signals.
  • the first useful signal is multiplied by multiplication of the measured signal by the carrier signal and the second useful signal from the measuring signal by multiplication of the measured signal by the Hilbert-transformed or 90 ° phase-shifted carrier signal, the useful signals being multiplied by amplification (around the Factor 2) as well as low-pass filtering 48a, 48b.
  • phase shift can not be continuous but, for example, change abruptly or suddenly and, for example, also run counter to the normal running direction. Such unsteady course results from a large acceleration of the car. In telecommunications, this demodulation is for example in the
  • Quadrature amplitude modulation used.
  • the position can first be determined for only one location in a coil set, but not in which coil set (result Modulo L). By counting the complete (360 °) cycles of the phase shift a, however, the number of the current coil set can be determined.
  • the cycles of the phase shift it is also possible to carry out a frequency difference measurement between the measuring signals of the sensor 8 and of the further sensor 46 (see FIG. For example, by counting the times in which both signals are in phase, so there is no phase difference, the number of the current coil set can be determined.
  • the signal generation unit arranged on the car 4 comprises the plurality of coils 26, which are lined up linearly along a direction of movement of the car 4, here vertically. Further, on the car 4 horizontally spaced from the plurality of coils 26, another coil 44a is arranged, which is coupled to the AC power source 28, wherein the AC power source 28 is formed, the further coil 44a with the alternating current at the constant frequency (/) and to feed the first phase (f ⁇ ). Alternatively, the alternating current may also have the second phase position (f2). Furthermore, at the
  • Elevator shaft arranged a further sensor 46 which is adapted to detect a generated by the further coil 44 a magnetic field.
  • the magnetic field generates in the further sensor 46 a reference alternating current, from which the frequency (/) and the adjusted phase position f ⁇ or f2 can be determined.
  • the carrier signal may for example be reconstructed in the safety control unit 12 (i.e., for example, generated by means of a signal generator or an alternating current source) and for the demodulation of the
  • Measuring signal by means of coherent demodulation are used.
  • the car has, in addition to the further coil 44a, a second further coil 44b, which is also connected to the constant frequency alternating current / and the first
  • Phase position f ⁇ or optionally the second phase f2 is fed.
  • the further sensor 46 can ascertain the carrier signal by the coils 44a, 44b attached to both ends of the car both directly when driving upwards and downwards of the car 4 directly at the entrance of the first coil of the plurality of coils 26 into the detection area of the sensor 8 ,
  • the car in parallel to the plurality of coils 26, a further plurality of coils 44, each comprising the same number of coils. Accordingly, the plurality of coils 26 and the further plurality of coils 44 may be linearly arranged along the traveling direction of the car.
  • the further sensor 46 thus directly receives the carrier signal parallel to the measurement signal, so that coherent demodulation can be applied to the measurement signal without further signal processing steps for reconstructing the carrier signal (with the exception of the Hilbert transformation).
  • the signal-generating unit As already shown in FIG. 1, it is advantageous to equip the signal-generating unit with separate coils and not to resort to the coils of the linear drive. Thus, a resolution of the position measurement can be increased by the coils of the Signal generating unit and the sensor are made as small as possible.
  • the stator and rotor coils of the linear drive are not designed to measure signals but only to drive or move the car. The coils are therefore relatively large. They can be a length, ie a (vertical) extension parallel to the travel path of the
  • the coil (s) of the sensor and the coils of the signal generating unit may have a length or a diameter of between 0.1 cm and 20 cm. In embodiments, the length of the coils is less than 10cm, less than 5cm or less than 1cm.
  • Fig. 5 also shows another embodiment of the elevator installation 2 using the example of the third aspect, but which can also be applied to the first and second aspects.
  • Elevator shaft 14 one or more safety control units 12 can be saved by a safety control unit 12 with a plurality of sensors 8 (electrically) is connected and the measurement signals 20 of the connected sensors 8 evaluates.
  • a safety control unit 12 with a plurality of sensors 8 (electrically) is connected and the measurement signals 20 of the connected sensors 8 evaluates.
  • three sensors 8, 8 ', 8 are connected to the safety control unit 12, whose measuring signals 20, 20', 20" receive and evaluate the safety control unit 12.
  • the sensors 8 have a spacing which corresponds to the integer multiple of a grid 40 of the signal generation unit.
  • the grid 40 corresponds to the length between two adjacent centers of the first section, for example the length between two adjacent hole centers of the tab strip.
  • the grid corresponds to the length of two magnets.
  • the grid 40 corresponds to a length of the number of coils at which the carrier signal repeats. These are at 180 ° shifted carrier signals two coils and shifted at 90 °
  • FIGS. 4 to 6 each show a coil set on the car 4.
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment in which the signal generating unit has 8 coils and thus two coil sets.
  • a plurality of sets of coils can be arranged on the car 4. These can cover the entire height of the car. With a height of the car of 2.50 m and a coil length of 5 cm so 12 sets of coils can be mounted on the car when a coil set comprises four coils. Thus, a continuous
  • the distance 42 between two sensors 8 in the elevator shaft can therefore be 2.40 m, ie the number of coil sets multiplied by the grid, i. the length of a coil set.
  • the distance between the centers of the two sensors can be considered as the distance between two sensors.
  • the signal generation unit If the sensors comprise the integer multiple of the grid of the signal generation unit, and this multiple is smaller than the number of screens of the signal generation unit, the signal generation unit generates a measurement signal in two of the sensors at certain points in time. These two measurement signals are superimposed and thus generate a resulting measurement signal with twice the amplitude of the measurement signals of both sensors. By counting these double amplitudes, the sensor can be determined which receives the measurement signal having normal (not double) amplitude. In other words, the distance of the sensors is less than the length of the signal generation unit. However, the distance of the sensors is chosen to be equal to the multiple of the distance between two coils carrying the alternating current signal with the same phase angle.
  • Represent method so that a block or a component of a device is to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step.
  • aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM, or a FLASH memory, a hard disk or other magnetic or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable computer system or cooperating, that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
  • some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of being coupled to a programmable computer system
  • Computer program product with a program code implemented the program code is effective. perform one of the procedures when the computer program product runs on a computer.
  • the program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
  • Embodiments include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
  • an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for carrying out one of the methods described herein.
  • a data stream or the sequence of signals can be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
  • Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • a processing device such as a computer or a programmable logic device
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
  • a programmable logic device In some embodiments, a programmable logic device
  • a field programmable gate array an FPGA
  • FPGA field programmable gate array
  • a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to implement any of the methods described herein
  • the methods are performed by any hardware device.
  • This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.
  • Electromagnetic signal 20'a is Electromagnetic signal 20'a

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Abstract

Es ist eine Aufzugsanlage mit einem Fahrkorb, der innerhalb eines Aufzugschachts verfahrbar aufgenommen ist und einem Linearantrieb, der ausgebildet ist, den Fahrkorb anzutreiben, gezeigt. In dem Aufzugschacht ist ein Sensor angeordneten und an dem Fahrkorb ist eine Signalerzeugungseinheit angeordneten, die ausgebildet ist, in dem Sensor ein Messsignal zu erzeugen, wobei das Messsignal von einer (Verfahr-) Geschwindigkeit des Fahrkorbs in dem Aufzugschacht abhängig ist. Ferner weist die Aufzugsanlage eine Sicherheitssteuerungseinheit auf, die ausgebildet ist, basierend auf dem Messsignal eine Beschleunigung des Fahrkorbs zu ermitteln und wenn die ermittelte Beschleunigung einen Grenzwert passiert, den Linearantrieb in einen Sicherheitsbetriebszustand zu überführen.

Description

Aufzugsanlage mit einer an einem Fahrkorb der Aufzugsanlage angeordneten
Signalerzeugungseinheit
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufzugsanlage mit einer an einem Fahrkorb der Aufzugsanlage angeordneten Signalerzeugungseinheit und einem an dem Aufzugschacht angeordneten Sensor zur Detektion eines Signals der Signalerzeugungseinheit. Somit kann eine Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung des Fahrkorbs zuverlässig und schnell ermittelt werden.
Als Alternative zum Seilantrieb hat sich im Aufzugsbau mittlerweile der Linearantrieb herauskristallisiert. Ein solcher Linearantrieb umfasst fest im Aufzugsschacht installierte Statoreinheiten und zumindest eine fest am Fahrkorb installierte Läufereinheit. Die Erfindung ist anwendbar bei einer Aufzugsanlage, welche einen Fahrkorb und einen solchen
Linearantrieb zum Antreiben des Fahrkorbs aufweist. Aufzugsanlagen mit einem
Linearmotorantrieb, wobei der Primärteil des Linearmotors durch entsprechend ausgebildete Führungsschienen der Aufzugsanlage bereitgestellt wird und der Sekundärteil des
Linearmotors durch einen Schlitten eines Fahrkorbs, der den Rotor des Linearmotors umfasst, bereitgestellt wird, sind beispielsweise aus der DE 10 2010 042 144 A1 oder der DE 10 2014 017 357 A1 bekannt.
Bei einer Aufwärtsfahrt darf der Fahrkorb grundsätzlich maximal mit Erdbeschleunigung abgebremst werden. Eine schnellstmögliche grenzwertig sichere Verzögerung kann erreicht werden, in dem der Antrieb neutral gestellt wird. Wirken zusätzlich zur Erdbeschleunigung weitere nach unten gerichtete Bremskräfte auf den Fahrkorb ein, so wird der Fahrkorb mit einer Verzögerung abgebremst, die betragsmäßig größer als die Erdbeschleunigung ist. Diese erhöhte Verzögerung kann bereits durch den Rollwiderstand von Führungsrollen erzeugt werden.
Für die im Fahrkorb befindlichen Personen bedeutet dies den Verlust der Bodenhaftung und damit eine erhebliche Verletzungsgefahr. Um das Abbremsen für den Fahrgast komfortabel zu gestalten, wird zum Abbremsen die Antriebsleistung kontinuierlich verringert. Es ergibt sich so eine Verzögerung, die deutlich geringer als die Erdbeschleunigung ist. Eine Fehlfunktion des Linearantriebs kann zum einen eine Unterbrechung der Antriebskraft nach oben bewirken, so dass der Fahrkorb aufgrund der Erdbeschleunigung abgebremst wird. Zum anderen kann durch einen Kurzschluss schlagartig eine auf den Fahrkorb nach unten wirkende Antriebskraft erzeugt werden. Somit wird der Fahrkorb mit mehr als der Erdbeschleunigung verzögert und der Fahrgast wird nun unweigerlich mit dem Kopf voran in Richtung und schlimmstenfalls gegen die Decke geschleudert. Ferner sind auch
Beschleunigungen, die in Richtung des Fahrkorbbodens gerichtet sind und den Fahrgast stauchen bzw. gegen den Boden drücken nicht ungefährlich, auch wenn hier geringere Verletzungen zu erwarten sind und ein Fahrgast diese Krafteinwirkung besser kompensieren kann.
Eine solche gefährliche Verzögerung des Fahrkorbs kann zwar mit einem am Fahrkorb angebrachten Beschleunigungssensor ermittelt werden. Der ermittelte Verzögerungswert muss allerdings sehr schnell an eine Sicherheitseinrichtung übertragen werden, welche geeignete Sicherheitsmaßnahmen einleiten kann. Zur Signalübertragung zwischen einem Fahrkorb und im Schacht installierten Einheiten werden zunehmend drahtlose
Datenübertragungswege verwendet, um auf das Hängekabel verzichten zu können. Solche Hängekabel sind bei Aufzugsanlagen mit mehr als zwei Kabinen (bzw. Fahrkörben) pro Schacht nicht mehr einsetzbar. Die vorhandenen drahtlosen Datenübertragungswege, z.B. WLAN, verzögern die Datenübertragung allerdings um wichtige Millisekunden und sind daher zu langsam und damit zu unzuverlässig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für die Messung der Beschleunigung eines Fahrkorbs in einer Aufzugsanlage mit Linearantrieb zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ausführungsbeispiele zeigen eine Aufzugsanlage mit einem Fahrkorb, der innerhalb eines Aufzugschachts verfahrbar aufgenommen ist und einem Linearantrieb (auch
Linearmotorantrieb, Linearmotor, kurz: Antrieb), der ausgebildet ist, den Fahrkorb
anzutreiben. In dem Aufzugschacht ist ein Sensor angeordnet und an dem Fahrkorb ist eine Signalerzeugungseinheit angeordnet. Die Signalerzeugungseinheit ist ausgebildet, in dem Sensor ein Messsignal zu erzeugen, wobei das Messsignal von einer (Verfahr-)
Geschwindigkeit des Fahrkorbs in dem Aufzugschacht abhängig ist. Ferner weist die
Aufzugsanlage eine Sicherheitssteuerungseinheit auf, die ausgebildet ist, basierend auf dem Messsignal eine Beschleunigung des Fahrkorbs zu ermitteln und wenn die ermittelte
Beschleunigung einen Grenzwert passiert, den Linearantrieb in einen
Sicherheitsbetriebszustand zu überführen.
Durch die Verwendung von fest im Aufzugsschacht installierten Sensoren kann sowohl auf eine drahtlose Datenübertagung als auch eine Datenübertragung der Verzögerungswerte per Hängekabel verzichtet werden. Die Datenübertragung kann folglich auch ohne Hängekabel drahtgebunden erfolgen und damit äußerst schnell zu der Sicherheitssteuerungseinheit (Sicherheitseinrichtung) übertragen werden, welche geeignete Sichermaßnahmen einleitet. Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, ein (elektromagnetisches oder ein
magnetisches) Signal, das an dem Fahrkorb erzeugt wird, durch die Bewegung des
Fahrkorbs relativ zu dem im Aufzugsschacht angeordneten Sensor (mechanisch) zu modulieren. Das derart modulierte Signal wird in dem Sensor detektiert und in ein
elektrisches Signal umgewandelt, welches (elektrisch) demoduliert bzw. verarbeitet werden kann. Nachfolgend wird diese gemeinsame erfinderische Idee in drei verschiedenen
Aspekten jeweils mit Ausführungsbeispielen erläutert.
So weist in einem Ausführungsbeispiel eines ersten Aspekts die Signalerzeugungseinheit eine wechselweise Anordnung eines ersten Abschnitts und eines zweiten Abschnitts auf. Der Sensor umfasst einen Sender und einen Empfänger, wobei der Empfänger ausgebildet ist, ein von dem Sender ausgesendetes elektromagnetisches Signal zu empfangen. Der erste Abschnitt ist ausgebildet, das elektromagnetische Signal zu dem Empfänger zu leiten und der zweite Abschnitt ist ausgebildet, das Leiten des elektromagnetischen Signals zu dem Empfänger zu verhindern. Der Empfänger gibt das Messsignal basierend auf dem
empfangenen Anteil des elektromagnetischen Signals, d.h. dem Anteil des
elektromagnetischen Signals, der auf den ersten Abschnitt auftrifft, aus. Der Sensor kann eine Lichtschranke sein, die z.B. Licht im sichtbaren Spektrum oder im Infrarotspektrum aussendet. Sender und Empfänger (der Lichtschranke bzw. des Sensors) können derart angeordnet sein, dass das ausgesendete elektromagnetische Signal zum Empfang von der Signalerzeugungseinheit reflektiert wird, damit der Empfänger den Teil des ausgesendeten elektromagnetischen Signals empfangen kann, der auf den ersten Abschnitt der
Signalerzeugungseinheit auftrifft. Der Sender und der Empfänger sind dann auf der gleichen Seite des Fahrkorbs an dem Aufzugschacht angeordnet. Alternativ können Sender und Empfänger (der Lichtschranke bzw. des Sensors) können derart angeordnet sein, dass das ausgesendete elektromagnetische Signal zum Empfang von der Signalerzeugungseinheit transmittiert wird, damit der Empfänger den Teil des ausgesendeten elektromagnetischen Signals empfangen kann, der auf den ersten Abschnitt der Signalerzeugungseinheit auftrifft. In diesem Fall ist der Lochstreifen vorzugsweise senkrecht an dem Fahrkorb angeordnet. D.h., dass das elektromagnetische Signal, wenn es im Wesentlichen parallel zu einer Wand des Fahrkorbs verläuft, den transmittierenden Teil des Lochstreifens (z.B. ein Loch) hindurchtritt. Der Sender und der Empfänger sind dann vorzugsweise auf verschiedenen Seiten, z.B. an gegenüberliegenden Seiten des Aufzugschachts, angeordnet. Alternativ können Sender und Empfänger auch an der gleichen Seite des Aufzugsschachts angeordnet sein, wobei der Sender das elektromagnetische Signal im Wesentlichen parallel zu dieser Seite des Aufzugschachts aussendet. Der Lochstreifen wird, in beiden Fällen, zwischen Sender und Empfänger hindurchgeführt.
Die Signalerzeugungseinheit kann ein Lochstreifen (auch Lochrasterstreifen) sein, der ein Material und in Ausstanzungen aus diesem Material einen von dem Material abweichenden Stoff aufweist, wobei das Material einen Abschnitt (wenn die Reflexion detektiert wird typischerweise den ersten Abschnitt, wenn die Transmission detektiert wird typischerweise den zweiten Abschnitt) formt und der Stoff den anderen Abschnitt der
Signalerzeugungseinheit bildet. Der Stoff kann Luft oder ein Material mit beispielsweise einem sich von dem Material des Lochrasterstreifens unterscheidenden
Reflexionskoeffizienten oder Transmissionskoeffizienten für die von dem Sender
ausgesendete elektromagnetische Strahlung aufweisen. So kann der Sender das auf einen der beiden Bereiche auftreffende elektromagnetische Signal empfangen, während das Signal beim Auftreffen auf den anderen der beiden Bereiche nicht zu dem Empfänger geleitet wird und somit nicht zu empfangen ist. Somit erzeugt der Loch rasterstreifen aus dem
elektromagnetischen Signal, durch abschnittweise Unterdrückung wenn das
elektromagnetische Signal auf den zweiten Abschnitt auftrifft, ein gepulstes Signal (das Messsignal) in dem Empfänger. Aus der Pulsfrequenz des Messsignals kann die
Sicherheitssteuerungseinheit die Geschwindigkeit, aus der Änderung der Pulsfrequenz die (positive oder negative) Beschleunigung des Fahrkorbs bestimmen.
In einem Ausführungsbeispiel eines zweiten Aspekts umfasst die Signalerzeugungseinheit eine Vielzahl von Magneten, die derart angeordnet sind, dass sie alternierend
(wechselweise) ein Magnetfeld in eine erste Richtung und in eine zweite Richtung in dem Aufzugschacht erzeugen. Der Sensor weist einen Magnetfelddetektor auf, der ausgebildet ist, das alternierende Magnetfeld zu detektieren und basierend auf dem alternierenden Magnetfeld die Beschleunigung des Fahrkorbs zu ermitteln. Die Vielzahl von Magneten können wechselweise mit ihrem Plus- und ihrem Minuspol zu dem Sensor ausgerichtet sein, um die 1. und die 2. Richtung des Magnetfelds zu erzeugen. Somit ist der Sensor bei einer Relativbewegung des Fahrkorbs zu dem Sensor wechselnden Magnetfeldern ausgesetzt. Diese permanente Änderung des Magnetfelds (bzw. des magnetischen Flusses) erzeugt (induziert) in dem Magnetfeldsensor, z.B. einer Spule, einen elektrischen Wechselstrom (bzw. eine Wechselspannung). Eine Frequenz der induzierten Wechselspannung bzw. des Wechselstroms ist abhängig von (bzw. proportional zu) der Geschwindigkeit des Fahrkorbs. Aus einer Frequenzänderung (erste Ableitung der Frequenz) kann die Beschleunigung ermittelt werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft, da die Signalerzeugungseinheit unempfindlich gegenüber (üblicher) Verschmutzung ist.
In einem Ausführungsbeispiel eines dritten Aspekts weist die Signalerzeugungseinheit eine Mehrzahl von Spulen auf, wobei eine erste Spule der Mehrzahl von Spulen mit einer Wechselstromquelle gekoppelt ist, die ausgebildet ist, die erste Spule mit einem
Wechselstromfluss mit einer ersten Phasenlage und einer konstanten Frequenz zu speisen. Ferner ist eine zweite Spule der Mehrzahl von Spulen mit der Wechselstromquelle gekoppelt. Die Wechselstromquelle ist ausgebildet, die zweite Spule mit einem
Wechselstromfluss mit einer zweiten Phasenlage und der konstanten Frequenz zu speisen. Die erste Phasenlage unterscheidet sich von der zweiten Phasenlage. Der Unterschied beträgt z.B. 180°. Jede Spule wird von einem Wechselstrom durchflossen und erzeugt somit ein sich veränderndes (rotierendes) magnetisches Wechselfeld, d.h. ein Wanderfeld. Dies ist vorteilhaft, da somit auch im Stillstand des Fahrkorbs von dem Sensor ein Messsignal detektiert werden kann. So kann beispielsweise ein Ausfall des Sensors während der Fahrkorb vor dem Sensor steht direkt detektiert werden. Ebenso ist die
Signalerzeugungseinheit unempfindlich gegenüber (üblicher) Verschmutzung.
Bei einer Relativbewegung des Fahrkorbs zu dem Sensor, d.h. wenn der Fahrkorb an dem Sensor vorbei fährt, wird das magnetische Wechselfeld jeder Spule (mechanisch) moduliert. Ist der Sensor dem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt, wird in dem Sensor ein entsprechender Wechselstrom (Messsignal) induziert der von der Geschwindigkeit des Fahrkorbs abhängig ist. Bei einem Phasenunterschied von 180° zwischen benachbarten magnetischen Wechselfeldern wird das magnetische Wechselfeld (Trägerfrequenz) mit einer Einhüllenden einer Frequenz moduliert, die der Geschwindigkeit des Fahrkorbs entspricht. Aus dieser Frequenz und/oder einer Amplidudenänderung des Messsignals kann die Geschwindigkeit des Fahrkorbs ermittelt werden. Die Einhüllende ist mit dem Messsignal des zweiten Aspekts vergleichbar. In anderen Worten ist das tiefpassgefilterte Messsignal dieses Ausführungsbeispiels vergleichbar mit dem Messsignal des zweiten Aspekts. Die
Bestimmung der Beschleunigung erfolgt demnach gemäß dem Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts. In einem weiteren Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts weist die Mehrzahl der Spulen ergänzend zu dem vorigen Ausführungsbeispiel eine dritte Spule und eine vierte Spule auf. Die Differenz der ersten Phasenlage (erste Spule) zu der zweiten Phasenlage (zweite Spule) beträgt 90°. Die Wechselstromquelle ist ausgebildet, die dritte Spule mit dem um 180° phasenverschobenen Wechselstrom der ersten Spule zu speisen und die vierte Spule mit dem um 180° phasenverschobenen Wechselstrom der zweiten Spule zu speisen.
Der 180° Phasenversatz kann durch die Wicklung von zwei Spulen mit entgegengesetztem Wicklungssinn erzeugt werden, wenn beide Spulen mit derselben Wechselspannung gespeist werden. Werden zwei solcher Spulen mit zwei gleichen Spulen, die jedoch mit einer um 90° verschobenen Wechselspannung gespeist werden, ineinander verschachtelt angeordnet, so ergeben sich vier um jeweils 90° verschobene Magnetwechselfelder in dem Aufzugschacht. Anders ausgedrückt ist die Wechselstromquelle ausgebildet, benachbarte Spulen der Mehrzahl der Spulen mit einem Hilbert-transformierten Signal der Nachbarspule zu speisen. Ausgehend von einer Sinusspannung (sin) an der erste Spule wird die zweite Spule mit dem 180° verschobenen Kosinus ( - cos), die dritte Spule mit dem 180°
verschobenen Sinus ( - sin) und die vierte Spule mit dem Kosinus (cos) gespeist. Die Mehrzahl der Spulen sind entsprechend ihrer Nummerierung (erste, zweite, dritte, vierte Spule) aufsteigend entlang einer Fahrtrichtung des Fahrkorbs angeordnet. Die Mehrzahl der Spulen ist beliebig um weiter Spulen erweiterbar bis eine maximale Höhe (Ausdehnung bzw. Erstreckung des Fahrkorbs in Fahrtrichtung) mit Spulen belegt ist. Dies gilt im Übrigen allgemein analog für die jeweiligen Signalerzeugungseinheiten der drei Aspekte.
Werden benachbarte Spulen mit dem Hilbert-transformierten Signal der Nachbarspule gespeist hat dies den Vorteil, dass die Signale um 90° phasenverschoben sind und somit senkrecht aufeinander stehen. In anderen Worten sind die Signale orthogonal zueinander bzw. unkorreliert. Orthogonale Signale eignen sich gut als Trägersignale, um zwei
Nutzsignale über den gleichen Kanal zu senden, da die Nutzsignale (zu jedem Zeitpunkt) theoretisch ideal aus dem empfangenen Messsignal extrahiert bzw. demoduliert werden können.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von um 90° phasenverschobenen (sinus- bzw.
kosinusförmigen) Trägersignalen ergibt sich durch die Modulation mit dem sich bewegenden Fahrkorb. Hier werden zu jedem Zeitpunkt verschiedene Anteile des Trägersignals von dem Sensor detektiert. Der Sensor empfängt somit das Trägersignal, allerdings mit einem für jeden Punkt in dem Bereich der vier aufeinanderfolgenden Spulen eindeutigen Phasenwinkel im Vergleich zu einer Sinusspannung ohne Phasenverschiebung. Aus dem Phasenwinkel kann somit die Position des Fahrkorbs relativ zu dem Sensor bestimmt werden. Aus der Ableitung der Position ergibt sich die Geschwindigkeit des Fahrkorbs und die zweite
Ableitung der Position liefert die Beschleunigung des Fahrkorbs. In anderen Worten kann die Sicherheitssteuerungseinheit zum Ermitteln der Beschleunigung des Fahrkorbs einen Phasenwinkel des Messsignals bestimmen, um eine Position des Fahrkorbs zu erhalten und den Phasenwinkel zweimal nach der zeit ableitet, um die Beschleunigung des Fahrkorbs zu ermitteln. Die Nutzung des Phasenwinkels zur Informationsübertragung hat mehrere Vorteile. Zum einen ist die Positionsbestimmung höchst präzise. Eine Auflösung der Position des Fahrkorbs liegt je nach Ausführung der Spulen bzw. des Sensors und der Geschwindigkeit des Fahrkorbs bei einigen Millimetern bis wenigen Zentimetern. Ferner ist die Bestimmung des Phasenwinkels robust gegenüber Verstärkungen oder Dämpfungen der Amplitude des Messsignals, da nicht die Amplitude sondern die Phase ausgewertet wird, die unabhängig von der Amplitude ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts kann die
Sicherheitssteuerungseinheit zum Ermitteln der Beschleunigung des Fahrkorbs einen Demodulator umfassen, der das Messsignal mittels kohärenter Demodulation demoduliert. Die kohärente Demodulation stellt eine einfach zu implementierende Möglichkeit dar, das Messsignal mit den Hilbert-transformierten (d.h. jeweils 90° phasenverschobenen)
Trägersignalen zu dekodieren und die Nutzsignale zu erhalten. Durch Multiplikation des Messsignals mit dem Trägersignal sowie der Multiplikation des Messsignals mit dem Hilbert- transformierten Trägersignal werden beide Modulationssignale gewonnen. Nebenprodukte diese Demodulation können mit einem Tiefpassfilter herausgefiltert werden. Zu jedem Zeitpunkt kann die In-Phase-Komponente bzw. x-Komponente des Phasenwinkels aus dem ersten Nutzsignal und die Quadratur-Komponenten bzw. y-Komponente des Phasenwinkels aus dem zweiten Nutzsignal abgelesen werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird anstelle des Phasenwinkels mit bekannten Verfahren die Frequenz des Messsignals ausgewertet. Ebenso wie der Phasenwinkel ist die aktuelle Frequenz des Messsignals abhängig von der Verfahrgeschwindigkeit des Fahrkorbs. Alternativ kann auch hier die kohärente Demodulation verwendet werden, um die beiden Modulationssignale zu erhalten. Die Geschwindigkeit des Fahrkorbs kann dann anhand der Frequenz der Modulationssignale ermittelt werden. Dies kann analog zu der Bestimmung der Geschwindigkeit des Fahrkorbs in dem zweiten Aspekt erfolgen.
Ferner ist ein Verfahren zum Betrieb einer Aufzugsanlage mit folgenden Schritten gezeigt: Verfahren eines Fahrkorbs, der innerhalb eines Aufzugschachts verfahrbar aufgenommen ist; Antreiben des Fahrkorbs mit einem Linearantrieb; Anordnen eines Sensors in dem Aufzugschacht; Anordnen einer Signalerzeugungseinheit an dem Fahrkorb; Erzeugen eines Messsignals in dem Sensor, wobei das Messsignal von einer Geschwindigkeit des Fahrkorbs in dem Aufzugschacht abhängig ist; Ermitteln einer Beschleunigung des Fahrkorbs basierend auf dem Messsignal; Überführen des Linearantriebs in einen
Sicherheitsbetriebszustand wenn die ermittelte Beschleunigung einen Grenzwert passiert.
Weiterhin ist ein Verfahren zum Messen einer Beschleunigung eines Fahrkorbs einer Aufzugsanlage mit folgenden Schritten offenbart: Erzeugen von einer Reihe von zumindest vier Wechselmagnetfeldern an dem Fahrkorb, die voneinander verschieden sind und wobei benachbarte Wechselmagnetfelder jeweils senkrecht aufeinander stehen, wobei die Reihe der zumindest vier Wechselmagnetfelder entlang einer Fahrtrichtung des Fahrkorbs aufgereiht ist, wobei die Reihe von zumindest vier Wechselmagnetfeldern ein resultierendes Magnetfeld erzeugt; Verfahren des Fahrkorbs, der innerhalb eines Aufzugschachts der Aufzugsanlage verfahrbar aufgenommen ist; Messen eines Messsignals an einer
Messposition in dem Aufzugschacht, wobei das Messsignal durch das resultierende
Magnetfeld erzeugt wird, wenn der Fahrkorb an dieser Messposition vorbeifährt; Dekodieren des Messsignals um eine Information zu einer Beschleunigung des Fahrkorbs an der Messposition in dem Aufzugschacht zu erhalten. Die Information zu der Beschleunigung des Fahrkorbs kann z.B. die Position oder die Geschwindigkeit des Fahrkorbs sein, aus denen durch Ableiten bzw. bestimmen der Änderung die Beschleunigung ermittelt werden kann. Die Messposition in dem Aufzugschacht ist die Position, an der der Sensor angeordnet ist.
In Ausführungsbeispielen des Verfahrens umfasst das Dekodieren des Messsignals folgende Schritte: Bestimmen einer Abfolge von Positionen des Fahrkorbs relativ zu der Messposition in dem Aufzugschacht aus einem Phasenwinkel des Messsignals; Zweifaches Ableiten einer Position des Fahrkorbs um die Beschleunigung des Fahrkorbs an der Messposition des Fahrkorbs zu erhalten.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen des Verfahrens wird der Phasenwinkel des
Messsignals aus einem ersten und einem zweiten Modulationssignal bestimmt, wobei das erste Modulationssignal ein erstes Wechselmagnetfeld der zumindest vier
Wechselmagnetfelder moduliert und wobei das zweite Modulationssignal ein zweites Wechselmagnetfeld der zumindest vier Wechselmagnetfelder moduliert, wobei das erste und das zweite Modulationssignal aus dem Verfahren des Fahrkorbs relativ zu der Messposition resultiert. Die Verfahren können in einem Programmcode eines Computerprogramms zur
Durchführung des Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft, implementiert werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Aufzugsanlage 2;
Fig. 2 in Fig. 2a eine schematische Darstellung von einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung, in Fig. 2b eine schematische Darstellung von einem
Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts der Erfindung und in Fig. 2c eine schematische Darstellung von einem Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Aufzugsanlage, das eine Modifikation des vorigen Ausführungsbeispiels aus Fig. 2c darstellt;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Messsignals, das sich aus dem
Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 ergibt;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Aufzugssystems zu vier verschiedenen
Zeitpunkten wenn der Fahrkorb still steht;
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Aufzugssystems zu drei verschiedenen
Zeitpunkten, wenn sich der Fahrkorb bewegt;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines gedanklichen Modells zur Verdeutlichung der Phasenverschiebung des Messsignals;
Fig. 8 oben ein Ersatzschaltbild, das die Modulation des Messsignals mittels des sich bewegenden Fahrkorbs abbildet und unten eine schematische Darstellung eines
(elektrischen) Demodulators zur Demodulation des Messsignals; und
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Aufbaus der Aufzugsanlage gemäß weiteren Ausführungsbeispielen. Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische,
funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Aufzugsanlage 2. Die Aufzugsanlage umfasst einen Fahrkorb 4, einen Linearantrieb 6, einen Sensor 8, eine
Signalerzeugungseinheit 10 und eine Sicherheitssteuerungseinheit 12. Der Fahrkorb 4 ist innerhalb eines Aufzugschachts 14 (kurz: Schacht) verfahrbar (oder beweglich bzw.
bewegbar) aufgenommen. Der Fahrkorb 4 ist z.B. in vertikale Richtung verfahrbar, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Erfindung ist allerdings ebenso für Fahrkörbe, die in andere
Bewegungsrichtungen verfahrbar sind, beispielsweise horizontal oder diagonal bzw. schräg verfahrbare Fahrkörbe 4, verwendbar. Die Signalerzeugungseinheit 12 sollte dann entsprechend der Bewegungsrichtung des Fahrkorbs 4 an dem Fahrkorb 4 angeordnet sein, wie nachfolgend in Bezug auf die Beschreibung der Signalerzeugungseinheit 12 noch genauer ausgeführt wird. Wenn der Fahrkorb in eine Mehrzahl von Bewegungsrichtungen, z.B. vertikal und horizontal, verfahrbar ist, kann die Signalerzeugungseinheit auch in mehrere oder in jede der Mehrzahl von Bewegungsrichtungen an dem Fahrkorb angeordnet sein. Alternativ ist die Signalerzeugungseinheit drehbar an dem Fahrkorb angeordnet.
Der Linearantrieb 6 ist ausgebildet, den Fahrkorb 4 anzutreiben. Der Linearantrieb 6 kann eine fest im Schacht installierte Statoranordnung 16 und einen an dem Fahrkorb 4 angebrachten Läufer 18 umfassen. Die Statoranordnung 16 kann eine Vielzahl von Statoren umfassen, die nacheinander entlang des Aufzugsschachts 16 angeordnet sind und über einen zugeordneten Wechselrichter betrieben werden. Die Wechselrichter kann die zugeordneten Statoren mit jeweils einem Mehrphasenwechselstrom mit zumindest drei Phasen versorgen, einzelne Spulen der Statoren werden gezielt mit jeweils einem
Phasenstrom beaufschlagt. Weitere erläuternde Beschreibungen zum Antreiben eines Fahrkorbs mittels eines Linearantriebs ist beispielsweise in der Internationalen
Patentanmeldung WO 2016/102385 A1 offenbart, dort in Verbindung mit einem
Synchronmotor.
Wenn der Fahrkorb 4 bewegt wird, werden die Spulen, die sich im Einflussbereich des Läufers befinden, gezielt mit jeweils einer Phase des Mehrphasenwechselstroms
beaufschlagt. Die Wechselrichter erzeugen jeweils sinusförmige aufeinanderfolgende Phasenströmejeweils phasenversetzt um 120°, bei 3-phasigen Statoren. Die Aktivierungen der Spulen eines zweiten Stators der Vielzahl von Statoren schließen sich dabei unmittelbar an die Aktivierungen der Spulen eines ersten Stators der Vielzahl von Statoren an. Somit wird durch die Spulen ein wanderndes Magnetfeld erzeugt, welches den Läufer 18 vor sich hertreibt. Der hier beschriebene Aufbau des Linearantriebs 6 ist in Fig. 1 nur schematisch dargestellt, da die Erfindung an sich unabhängig von dem Linearantrieb 6 ist und auch in Aufzuganlagen mit anderen Antrieben, z.B. einem Seilantrieb, verwendet werden kann. Allerdings ist die Beschleunigungsmessung des Fahrkorbs in Aufzugsanlagen mit
Linearantrieb deutlich aufwendiger, so dass die Erfindung hier nicht nur als Alternative sondern auch vorteilhaft eingesetzt werden kann entfalten kann. Dies liegt u.a. daran, dass mehrere Fahrkörbe zeitgleich und unabhängig voneinander in einem Aufzugschacht fahren können.
Der Sensor 8 ist, insbesondere fest, in dem Aufzugschacht 14 angeordnet. Der Sensor 8 sollte derart in dem Aufzugschacht 14 befestigt sein, dass der Sensor 8 keinen
(mechanischen) Kontakt mit dem Fahrkorb 4 bzw. der Signalerzeugungseinheit 10 hat. So können Verschleiß und Verluste durch Reibung minimiert werden. Die
Signalerzeugungseinheit 10 kann in dem Sensor 8 ein Messsignal 20 erzeugen, welches von einer (Verfahr-) Geschwindigkeit des Fahrkorbs 4 in dem Aufzugschacht 14 abhängig ist. So kann die Signalerzeugungseinheit eigenständig (aktiv) ein (elektromagnetisches oder magnetisches) Signal 20‘ erzeugen, beispielsweise indem die Signalerzeugungseinheit 10 stromdurchflossen ist oder Permanentmagnete aufweist. Alternativ kann die
Signalerzeugungseinheit 10 auch passiv ein externes Signal beeinflussen bzw. modulieren und ein von dem externen Signal verschiedenes Signal erzeugen, welches das Messsignal 20 in dem Sensor 8 erzeugt. Ausführungsbeispiele zur Ausgestaltung der
Signalerzeugungseinheit 10 sind in den nachfolgenden Figuren beschrieben.
Die Sicherheitssteuerungseinheit 12 ist ausgebildet, basierend auf dem Messsignal 20 eine Beschleunigung des Fahrkorbs 4 zu ermitteln. Wenn die ermittelte Beschleunigung einen Grenzwert passiert, überführt die Sicherheitssteuerungseinheit 12 den Linearantrieb 6 in einen Sicherheitsbetriebszustand. Um den Sicherheitsbetriebszustand zu aktivieren, kann die Sicherheitssteuerungseinheit 12 eine entsprechende Information 21 an den Linearantrieb 6 bzw. eine Steuerung des Linearantriebs senden. Das Messsignal 20 kann ein elektrisches Signal sein, welches der Sensor 8 in Abhängigkeit des von der Signalerzeugungseinheit 10 erzeugten Signals 20‘ generiert. In anderen Worten formt der Sensor 8 das Signal 20‘ der Signalerzeugungseinheit 10 in das Messsignal 20 um. Der Grenzwert kann, je nachdem ob eine positive Beschleunigung oder eine negative Beschleunigung vorliegt, unterschiedlich sein. Insbesondere kann der Grenzwert für eine zulässige positive Beschleunigung geringer sein als für eine zulässige negative Beschleunigung. Die positive Beschleunigung bezeichnet eine Beschleunigung des Fahrkorbs, die in eine Kraftwirkung auf den Fahrgast resultiert, die in Richtung der Fahrkorbdecke wirkt während eine negative Beschleunigung eine
Beschleunigung des Fahrkorbs bezeichnet, die in eine Kraftwirkung auf den Fahrgast resultiert, die in Richtung des Fahrkorbbodens wirkt. Die positive Beschleunigung tritt auf, wenn der Fahrkorb nach oben fährt und abbremst oder wenn der Fahrkorb nach unten fährt und beschleunigt. Die negative Beschleunigung tritt auf, wenn der Fahrkorb nach oben fährt und beschleunigt oder wenn der Fahrkorb nach unten fährt und abbremst. In der gesamten Offenbarung wird sowohl die positive Beschleunigung als auch die negative Beschleunigung unter den Begriff Beschleunigung gefasst, sofern nicht explizit unterschieden wird.
Die Erfindung ist anwendbar bei Aufzugsystemen (Aufzugsanlagen) mit zumindest einer Aufzugskabine (Fahrkorb), insbesondere mehreren Fahrkörben, die in einem Schacht, über Führungsschienen verfahrbar sind. Zumindest eine feststehende erste Führungsschiene ist fest in dem Schacht angeordnet und ist in einer ersten, insbesondere vertikalen, Richtung, ausgerichtet. Zumindest eine feststehende zweite Führungsschiene ist in einer zweiten, insbesondere horizontalen, Richtung in dem Schacht ausgerichtet. Zumindest eine gegenüber dem Schacht drehbare dritte Führungsschiene ist an einer Drehplattform befestigt und ist überführbar zwischen einer Ausrichtung in der ersten Richtung und einer Ausrichtung in der zweiten Richtung. Solche Anlagen sind dem Grunde nach in der WO 2015/144781 A1 sowie in den deutschen Patentanmeldungen 10 2016 211 997.4 und 10 2015 218 025.5 beschrieben.
Fig. 2 zeigt in Fig. 2a eine schematische Darstellung von einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung, in Fig. 2b eine schematische Darstellung von einem
Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts der Erfindung und in Fig. 2c eine schematische Darstellung von einem Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung. Weitere Ausführungsbeispiele des dritten Aspekts sind ab Fig. 3 gezeigt. Um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu verbessern, wird in der Regel auf die Widergabe des Aufzugschachts 14 und der Sicherheitssteuerungseinheit 12 verzichtet, so dass nur der Fahrkorb 4 und der Sensor 8 dargestellt sind. Diese sind jedoch wie in Fig. 1 beschrieben in dem Aufzugschacht angeordnet.
Der Sensor 8 in Fig. 2a umfasst einen Sender 8a und einen Empfänger 8b. Der Empfänger 8b ist ausgebildet, ein von dem Sender 8a ausgesendetes (z.B. elektromagnetisches) Signal 20’a zu empfangen. Die Signalerzeugungseinheit 10 in Fig. 2a weist eine wechselweise Anordnung eines ersten Abschnitts 22a und eines zweiten Abschnitts 22b auf. Der erste Abschnitt 22a kann das elektromagnetische Signal 20’a zu dem Empfänger leiten und der zweite Abschnitt 22b kann das Leiten des elektromagnetischen Signals 20’a zu dem
Empfänger 8b verhindern. Basierend auf dem empfangenen elektromagnetischen Signal 20’a kann der Empfänger 8b das Messsignal 20 (siehe Fig. 1 ) ausgeben.
Die Signalerzeugungseinheit 10 kann demnach z.B. ein Lochstreifen sein, der einen reflektierenden und einen absorbierenden Abschnitt 22a, 22b aufweist. Der Sensor 8, z.B. eine Lichtschranke, kann den Lochstreifen anstrahlen, d.h. ein elektromagnetisches Signal 20’a in Richtung des Fahrkorbs 4 bzw. der Signalerzeugungseinheit 10 aussenden. Der reflektierende Abschnitt (z.B. der erste Abschnitt 22a) wirft das elektromagnetische Signal 20’a zu dem Empfänger 8b zurück. Trifft das elektromagnetische Signal 20’a auf den nicht reflektierenden bzw. absorbierenden Abschnitt (z.B. den zweiten Abschnitt 22b) der
Signalerzeugungseinheit, empfängt der Empfänger 8b kein elektromagnetisches Signal und erzeugt somit auch kein Messsignal. In dieser Anordnung wird die Lichtschranke
reflektierend verwendet. Alternativ kann die Lichtschranke auch transmittierend verwendet werden. Der erste Abschnitt 22a ist dann für das elektromagnetische Signal der
Lichtschranke durchlässig, während der zweite Abschnitt das Signal absorbiert oder in Richtung des Senders reflektiert. Die Signalerzeugungseinheit ist dann räumlich zwischen dem Sender und dem Empfänger anzubringen.
Mittels der Signalerzeugungseinheit 10 wird das elektromagnetische Signal 20’a und somit auch das Messsignal 20 als Ausgangssignal des Empfängers 8b gepulst, wenn sich der Fahrkorb bewegt. In anderen Worten liegt ein binäres Messsignal mit wechselweisen Zuständen vor. Eine Frequenz der Pulse bzw. Zustände ist proportional zu der
Geschwindigkeit des Fahrkorbs 4, eine Frequenzänderung proportional zu der
Geschwindigkeitsänderung und somit der Beschleunigung des Fahrkorbs 4.
Die Signalerzeugungseinheit 10 aus Fig. 2b umfasst eine Vielzahl von Magneten 24, die derart angeordnet sind, dass sie alternierend ein Magnetfeld in eine erste Richtung und in eine zweite Richtung in dem Aufzugschacht erzeugen. Beispielsweise können die Vielzahl der Magnete wechselweise mit ihrem Nord- und ihrem Südpol in Richtung des Sensors 8 ausgerichtet sein. Die Magnete können Permanentmagnete oder Elektromagnete, also z.B. eine mit Gleichstrom durchflossene Spule, sein. Der Sensor 8 weist einen
Magnetfelddetektor, beispielsweise eine (Empfänger-) Spule 8c, auf. Der Magnetfelddetektor 8 kann das alternierende Magnetfeld detektieren und basierend auf dem alternierenden Magnetfeld die Beschleunigung des Fahrkorbs 4 ermitteln. Das alternierende Magnetfeld erzeugt (induziert) in dem Sensor 8 einen Wechselstrom als Messsignal 20, wenn der Fahrkorb 4 an dem Sensor 8 vorbeifährt. Die Frequenz des Wechselstroms ist proportional zu der Geschwindigkeit des Fahrkorbs 4. Die Frequenzänderung ist proportional zu der Geschwindigkeitsänderung und somit der Beschleunigung des Fahrkorbs 4. Diese
Ausführungsform des zweiten Aspekts weist eine im Vergleich zu der Ausführungsform des ersten Aspekts verringerte Empfindlichkeit hinsichtlich einer Verschmutzung der
Signalerzeugungseinheit 10 oder des Sensors 8 auf.
Die Signalerzeugungseinheit 10 aus Fig. 2c weist eine Mehrzahl von Spulen 26 (zumindest zwei) auf. Eine erste Spule 26a der Mehrzahl von Spulen ist mit einer Wechselstromquelle 28 gekoppelt, die ausgebildet ist, die erste Spule mit einem Wechselstromfluss 30a mit einer ersten Phasenlage (fΐ) und einer konstanten Frequenz (/) zu speisen. Eine zweite Spule 26b der Mehrzahl von Spulen ist mit der Wechselstromquelle 28 gekoppelt, wobei die zweite Spule 26b mit einem Wechselstromfluss 30b mit einer zweiten Phasenlage (f2) und der konstanten Frequenz (/) gespeist werden kann. Der Wechselstromfluss kann sinusförmig bzw. kosinusförmig sein. Die konstante Frequenz (/) wird in dem dritten Aspekt auch als Trägerfrequenz bezeichnet.
In einem Ausführungsbeispiel beträgt eine Differenz der ersten Phasenlage (fΐ) zu der zweiten Phasenlage (f2) (betragsmäßig) 180° (bzw. im Bogenmaß p). Ferner sollte die Frequenz (/) größer gewählt werden als das 25fache, 100fache oder 1000fache des
Quotienten aus einer Maximalgeschwindigkeit, für die der Fahrkorb bzw. der Linearantrieb ausgelegt ist und einer Länge (L) der Anzahl von Spulen, die der Anzahl der verschiedenen Phasenlagen bzw. Wechselstromflüssen entspricht (in der Offenbarung auch als Raster bezeichnet), d.h. hier von dem Beginn der ersten Spule zu dem Ende der zweiten Spule (vgl. Fig. 6 für die Länge L von vier Spulen). So kann der (Träger-) Frequenz (/) durch die Bewegung des Fahrkorbs 4 ein Nutzsignal aufmoduliert werden (vgl. auch Fig. 3). Das Nutzsignal bildet für die Frequenz (/) eine Einhüllende, deren Frequenz von der
Geschwindigkeit des Fahrkorbs abhängt. In anderen Worten wird die Frequenz (/) amplitudenmoduliert. Die Frequenz der Einhüllenden bestimmt sich aus dem Quotienten der (aktuellen) Geschwindigkeit des Fahrkorbs und der Summe der Länge der beiden Spulen, also der Länge (L). Die Einhüllende kann beispielsweise mittels eines Tiefpassfilters extrahiert werden, der die Trägerfrequenz aus dem Messsignal herausfiltert. Im Ergebnis ist die Einhüllende dann analog zu dem Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts zu sehen. Eine Frequenz der Einhüllenden ist proportional zu der Geschwindigkeit des Fahrkorbs 4, eine Frequenzänderung proportional zu der Geschwindigkeitsänderung und somit der Beschleunigung des Fahrkorbs 4. Ebenso wie das Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts ist dieses Ausführungsbeispiel unempfindlich gegenüber Verschmutzungen. Allerdings kann der Sensor 8 auch ein Messsignal empfangen, wenn der Fahrkorb vor dem Sensor still steht.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, das eine Modifikation des vorigen Ausführungsbeispiels darstellt. Hier umfasst die Mehrzahl der Spulen 26 neben der ersten Spule 26a und der zweiten Spule 26b eine dritte Spule 26c und eine vierte Spule 26d. Die Wechselstromquelle (in Fig. 3 nicht gezeigt) kann die erste und die zweite Spule mit einem ersten und einem zweiten Signal 30a, 30b mit einer Phasenverschiebung von 90° speisen, z.B. einem Sinus und einem Kosinus. Die dritte Spule 26c kann die
Wechselstromquelle mit einem dritten Signal 30c speisen, das zu dem ersten Signal 30a um 180° phasenverschoben ist. Die vierte Spule 26d kann die Wechselstromquelle mit einem vierten Signal 30d speisen, das zu dem zweiten Signal 30b um 180° phasenverschoben ist.
In Fig. 3 sind die Signale 30a-30d in aufsteigender Reihenfolge folgendermaßen gewählt: Sinus, Kosinus, minus Sinus ( - sin), minus Kosinus ( - cos). Diese Signale dienen als Trägersignal. Die Frequenz der Signale 30a-30d ist vorteilhafterweise identisch und liegt zum Beispiel zwischen 1 kHz und 10MHz. Eine typische Frequenz liegt bei mehr als 5kHz, mehr als 50kHz oder mehr als 200kHz. Die Spulen 26a-26d erzeugen somit jeweils ein
Wechselmagnetfeld, das durch den Sensor 8 detektiert werden kann. Die Detektion erfolgt mittels Induktion eines Wechselstroms in dem Sensor 8, der z.B. einer Spule oder eine Leiterschleife aufweist. Ferner kann der Sensor in der Spule einen (Eisen-) Kern aufweisen, der mit einem Polschuh abgeschlossen ist. Den gleichen Aufbau können auch die
Sendespulen 26 aufweisen.
Würde, nur zur Veranschaulichung, der Sensor 8 die Messsignale nicht überlagern sondern einzeln detektieren, würde der Sensor 8 bei einer Bewegung des Fahrkorbs in
Bewegungsrichtung 32 die Einzelmesssignale 20a-20d empfangen, die schematisch in Fig. 3 dargestellt sind. Die Einzelmesssignale 20a-20d weisen jeweils das Trägersignal 30a-30d auf, das durch die Bewegung des Fahrkorbs amplitudenmoduliert wird, wodurch die
Einzelmesssignale 20a-20d jeweils von der Einhüllenden 34a-d begrenzt werden. Die Einhüllende wird auch als Nutzsignal oder Modulationssignal bezeichnet.
Das resultierende Messsignal 20 ergibt sich aus der Überlagerung der Einzelmesssignale 20a-20d. Fig. 4 zeigt zwei schematische Darstellungen von diesem Signal. Unten ist das Messsignal 20 einzeln gezeigt, wohingegen oben das Messsignal 20 (durchgezogene Linie) im Vergleich zu einem reinen Sinussignal (gestrichelte Linie) dargestellt ist. Aus dem
Vergleich des Messsignals 20 mit dem Sinussignal zeigt sich, dass diese sich zu Anfang deckungsgleich überlagern. Dies ist der Fall, bis sich die Spule 26a und der Sensor 8 (deckungsgleich) gegenüberstehen, bzw. das von der Spule 26b erzeugte Magnetfeld mit dem von der Spule 26a erzeugten Magnetfeld im Detektionsbereich des Sensors 8 überlagern. Ab diesem Zeitpunkt t1 erhöht sich die Frequenz des Messsignals durch die Überlagerung benachbarter Magnetfelder, die einen (um 90°) phasenverschobenen Strom in den Sensor 8 induzieren. Mit der Frequenz erhöht sich auch eine
Phasenwinkelgeschwindigkeit des Messsignals. In anderen Worten ergibt sich eine
Phasendifferenz zwischen dem Messsignal 20 und dem Sinussignal.
Die Phasenverläufe sind in Fig. 5 und Fig. 6 nochmal anhand von Zeigerdiagrammen 50a-g in insgesamt 7 Zuständen gezeigt. In den vier Darstellungen aus Fig. 5 befinden sich die Spulen 26a-d an dem Fahrkorb im Stillstand, d.h. relativ zu den Sensoren 8, 8‘ und 8“ in der gleichen Position. Zwischen den vier Darstellungen liegt jedoch eine Zeitdifferenz von
Figure imgf000018_0001
wobei ot die Kreisfrequenz des Trägersignals ist. Aus den Zeigerdiagrammen wird deutlich, dass sich sowohl die Spannung Ut, mit der die Spulen 26a-d von der Wechselstromquelle gespeist werden, als auch die Messspannung Um 20 mit jedem Zeitschritt um 90° drehen. Beide Spannungen laufen synchron mit der gleichen Phasenwinkelgeschwindigkeit.
In Fig. 6 ist das Aufzugsystem mit einem fahrenden Fahrkorb dargestellt. Die drei gezeigten Zustände bilden jeweils den Zustand zum gleichen Zeitpunkt (bzw. eine Zeitdifferenz um Vielfache von 2n/<x>t ) ab. Während bei der ersten Darstellung die Spannung des Messsignals
Um und die Spannung des Trägersignals Ut noch den gleichen Phasenwinkel aufweisen, hat sich der Phasenwinkel bei der zweiten Abbildung um 45° verschoben. Diese Verschiebung des Phasenwinkels kommt durch die Überlagerung der Trägersignale der beiden Spulen 26a, 26b zustande, die sich jeweils zu gleichen Teilen, also zu ca. 50%, mit dem Sensor 8‘ überlappen. Die dritte Abbildung zeigt einen weiteren Versatz der Spulen 26a-d gegenüber dem Sensor 8‘ um eine halbe Länge der Spule 26‘. Die zweite Spule 26b und der Sensor 8‘ überlagern sich vollständig. Der Sensor 8‘ empfängt nur das Trägersignal der zweiten Spule 26b, welches zu dem Trägersignal der ersten Spule 26a um 90° phasenverschoben ist. Entsprechend weist auch die Phase des Messsignals Um gegenüber der Phase des
Trägersignals der ersten Spule einen Winkel von 90° auf. Mathematisch ergibt sich folgender Sachverhalt: Um = Utsin 2p
Figure imgf000018_0002
· jj, wobei neben den bereits benannten Variablen t die
Zeit, s den Versatz des Mittelpunkts der ersten Spule zu dem Mittelpunkt des Sensors und L die Gesamtlänge der vier Messspulen repräsentiert. In Fig. 7 wird diese Phasendifferenz 36 nochmal anhand eines gedanklichen Modells verdeutlicht, indem die Spulen 26a-26d nicht linear sondern ähnlich des Stators eines Elektromotors zirkular um den Sensor 8, der hier die Position des Rotors einnimmt, angeordnet sind. Werden die Spulen 26a-26d mit den Trägersignalen 30a-30d gespeist, ist es offensichtlich, dass das resultierende Messsignal des Sensors 8 in jeder möglichen Position, d.h. in jedem Drehwinkel des Sensors 8, einen dem Drehwinkel entsprechenden Phasenwinkel zu dem die Spule 26a speisenden Sinussignal aufweist.
Fig. 8 zeigt oben eine schematische Darstellung eines elektrischen Ersatzschaltbildes der Erzeugung des Messsignals t/m(t)· Bezugnehmend auf Fig. 3 repräsentiert das Signal /(t) die Einhüllenden 34a, c der Einzelmesssignale 20a, c und das Signal Q(t) repräsentiert die Einhüllenden 34b, d der Einzelmesssignale 20b, d. Mathematisch lassen sich die
Einzelmesssignale 20a-d aus Fig. 3 mit der Kreisfrequenz W des Nutzsignals bzw. der Einhüllenden und mit der Kreisfrequenz des Trägersignals <x>t wie folgt abschnittweise definieren:
Für
Figure imgf000019_0001
Für
Figure imgf000019_0002
Für
Figure imgf000019_0003
Figure imgf000019_0004
Für
Figure imgf000019_0005
Durch Einsetzen der Abschnitte ergibt sich folgende Gesamtfunktion für das Messsignal: Um
Figure imgf000019_0006
Diese Funktion bzw. die obere Darstellung aus Fig. 8 beschreiben die Modulation. Der erste Term 7(t) · sin umfasst die Einzelmesssignale 20a und 20c, während der zweite Term Q
(t) · cos die Einzelmesssignale 20b und 20d aus Fig 3. umfasst /(t) 50a wird auch als
In-Phase Komponente und Q(t) 50b auch als Quadratur Komponente bezeichnet. Das zusammengefasste Trägersignal ergibt sich zu sin 52a, dessen Hilbert-transformierte bzw. das 90° phasenverschobene Trägersignal zu cos
Figure imgf000019_0007
52b. Die Nutzsignale können mittels (elektronischer) kohärenter Demodulation aus dem
Messsignal zurückgewonnen werden, sofern empfängerseitig, d.h. beispielsweise in der Sicherheitssteuerungseinheit die Frequenz sowie die Phasenlage des Trägersignals bekannt sind. Die kohärente Demodulation ist in Fig. 8 unten beschrieben. Die Übermittlung der Frequenz und der Phasenlage des Trägersignals kann z.B. durch eine zweite, parallel zu den Spulen der Signalerzeugungseinheit liegende Spur mit Sendespulen eines der beiden Trägersignale sowie einem zweiten Sensor mit Empfangsspulen, der parallel zu dem Sensor 8 angeordnet ist, erfolgen (vgl. Fig. 9). Entsprechend der Phasenlage des (empfängerseitig rekonstruierten) Trägersignals zum Messsignal kann auf die räumliche Verschiebung der Aufzugskabine zu dem Sensor 8 geschlossen werden. Die Phasenlage des Messsignals zu dem Trägersignal kann aus den rekonstruierten Nutzsignalen ermittelt werden. Bei der kohärenten Demodulation wird durch Multiplikation des Messsignals mit dem Trägersignal das erste Nutzsignal und durch Multiplikation des Messsignals mit dem Hilbert- transformierten bzw. 90° phasenverschobenen Trägersignal das zweite Nutzsignal aus dem Messsignal rekonstruiert, wobei die Nutzsignale nach der Multiplikation durch Verstärkung (um den Faktor 2) sowie Tiefpassfilterung 48a, 48b erhalten werden. Wird eine
Vektoraddition am Einheitskreis des in x-Richtung aufgetragenen ersten Nutzsignals /(t) mit dem in y-Richtung aufgetragenen zweiten Nutzsignals Q(t ) durchgeführt, ergibt sich aus der Lage des resultierenden Vektors die Phasenverschiebung des Messsignals zu dem
Trägersignal. In anderen Worten ist die Phasenverschiebung a bestimmbar aus a = 27
Figure imgf000020_0001
=
- 1 (Qti)\ i
tan I -^ ) wobei tan = arctan die Umkehrfunktion des Tangens bezeichnet. Im Fehlerfall kann sich die Phasenverschiebung nicht stetig sondern beispielsweise sprunghaft oder plötzlich ändern und beispielsweise auch entgegen der normalen Laufrichtung verlaufen. Ein solcher unstetiger Verlauf resultiert aus einer großen Beschleunigung des Fahrkorbs. In der Nachrichtentechnik wird dieses Demodulationsverfahren beispielsweise bei der
Quadraturamplitudenmodulation eingesetzt.
Sind an dem Fahrkorb mehrere Spulensätze zu jeweils vier Spulen angeordnet, so kann die Position zunächst nur für eine Stelle in einem Spulensatz ermittelt werden, nicht jedoch in welchem Spulensatz (Ergebnis Modulo L). Durch Zählen der vollständigen (360°) Umläufe der Phasenverschiebung a kann jedoch die Nummer des aktuellen Spulensatzes ermittelt werden. Alternativ zum Zählen der Umläufe der Phasenverschiebung kann auch eine Frequenzdifferenzmessung zwischen den Messsignalen des Sensors 8 und des weiteren Sensors 46 (vgl. Fig. 9) durchgeführt werden. Beispielsweise durch Zählen der Zeitpunkte, in denen beide Signale in Phase sind, also kein Phasenunterschied vorliegt, kann die Nummer des aktuellen Spulensatzes ermittelt werden. In Fig. 9 ist ein schematischer Aufbau der Aufzugsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das Messsignal mittels kohärenter Demodulation demoduliert wird. Die an dem Fahrkorb 4 angeordnete Signalerzeugungseinheit umfasst die Mehrzahl der Spulen 26, die linear entlang einer Bewegungsrichtung des Fahrkorbs 4, hier vertikal, aufgereiht sind. Ferner ist an dem Fahrkorb 4 horizontal beabstandet zu der Mehrzahl der Spulen 26 eine weitere Spule 44a angeordnet, die mit der Wechselstromquelle 28 gekoppelt ist, wobei die Wechselstromquelle 28 ausgebildet ist, die weitere Spule 44a mit dem Wechselstrom mit der konstanten Frequenz (/) und der ersten Phasenlage (fΐ) zu speisen. Alternativ kann der Wechselstrom auch die zweiten Phasenlage (f2) aufweisen. Ferner ist an dem
Aufzugschacht ein weiterer Sensor 46 angeordnet, der ausgebildet ist, ein durch die weitere Spule 44a erzeugtes Magnetfeld zu detektieren. Das Magnetfeld erzeugt in dem weiteren Sensors 46 einen Referenzwechselstrom, aus dem die Frequenz (/) und die eingestellte Phasenlage fΐ oder f2 ermittelt werden kann. Mit diesen Parametern kann das Trägersignal beispielsweise in der Sicherheitssteuerungseinheit 12 rekonstruiert (d.h. z.B mittels eines Signalgenerators bzw. einer Wechselstromquelle erzeugt) und zur Demodulation des
Messsignals mittels kohärenter Demodulation, wie oben beschrieben, verwendet werden.
Optional weist der Fahrkorb neben der weiteren Spule 44a eine zweite weitere Spule 44b auf, die ebenfalls mit dem Wechselstrom der konstanten Frequenz / und der ersten
Phasenlage fΐ bzw. optional der zweiten Phasenlage f2 gespeist wird. Somit kann der weitere Sensor 46 sowohl beim aufwärts als auch beim abwärts fahren des Fahrkorbs 4 direkt beim Eintritt der ersten Spule der Mehrzahl von Spulen 26 in den Detektionsbereich des Sensors 8 das Trägersignal durch die an beiden Enden des Fahrkorbs angebrachten Spulen 44a, 44b, ermitteln.
In Ausführungsbeispielen weist der Fahrkorb parallel zu der Mehrzahl von Spulen 26 eine weitere Mehrzahl von Spulen 44 auf, die jeweils die gleiche Anzahl von Spulen umfassen. Demnach können die Mehrzahl von Spulen 26 als auch die weitere Mehrzahl von Spulen 44 linear entlang der Fahrtrichtung des Fahrkorbs angeordnet sein. Der weitere Sensor 46 empfängt somit direkt das Trägersignal parallel zu dem Messsignal, so dass ohne weitere Signalverarbeitungsschritte zur Rekonstruktion des Trägersignals (mit Ausnahme der Hilbert Transformation) die kohärente Demodulation auf das Messsignal angewendet werden kann.
Wie bereits in Fig. 1 dargestellt, ist vorteilhaft, die Signalerzeugungseinheit mit separaten Spulen auszustatten und nicht auf die Spulen des Linearantriebs zurückzugreifen. Somit kann eine Auflösung der Positionsmessung erhöht werden, indem die Spulen der Signalerzeugungseinheit und des Sensors möglichst klein ausgeführt werden. Die Stator und Läuferspulen des Linearantriebs sind nicht zur Messung von Signalen ausgelegt sondern nur dazu, den Fahrkorb anzutreiben bzw. zu bewegen. Die Spulen sind daher relativ groß. Sie können eine Länge, d.h. eine (vertikale) Ausdehnung parallel zum Verfahrweg des
Fahrkorbs, von mindestens 25 cm aufweisen. Eine gewisse Robustheit der Spulen zum Antrieb des Fahrkorbs ist aufgrund der zu übertragenden Leistungen auch erforderlich.
Würden diese Spulen zum Messen von Geschwindigkeiten verwendet, hätten diese aufgrund der relativ großen Ausdehnung eine vergleichsweise schlechte Auflösung, so dass
Beschleunigungen des Fahrkorbs nur vergleichsweise ungenau ermittelt werden können. Daher ist es vorteilhaft separate Spulen zur Messung der Geschwindigkeit bzw. der
Beschleunigung des Fahrkorbs einzusetzen. Diese können eine geringere Länge (bzw. Durchmesser bei runden Spulen) aufweisen als die Spulen des Linearantriebs. Mit der Länge der Spule wird eine Ausdehnung in Fahrtrichtung des Fahrkorbs bezeichnet. So können die Spule(n) des Sensors und die Spulen der Signalerzeugungseinheit eine Länge bzw. einen Durchmesser zwischen 0,1 cm und 20cm aufweisen. In Ausführungsbeispielen beträgt die Länge der Spulen weniger als 10cm, weniger als 5cm oder weniger als 1cm.
Fig. 5 zeigt ferner ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufzugsanlage 2 am Beispiel des dritten Aspekts, das jedoch auch auf den ersten und zweiten Aspekt übertragen werden kann. So können bei einer entsprechenden Anordnung der Sensoren 8 entlang des
Aufzugschachts 14 eine oder mehrere Sicherheitssteuerungseinheiten 12 eingespart werden, indem eine Sicherheitssteuerungseinheit 12 mit einer Mehrzahl von Sensoren 8 (elektrisch) verbunden wird und die Messsignale 20 der verbundenen Sensoren 8 auswertet. In Fig. 5 sind beispielhaft drei Sensoren 8, 8‘, 8“ mit der Sicherheitssteuerungseinheit 12 verbunden, deren Messsignale 20, 20‘, 20“ die Sicherheitssteuerungseinheit 12 empfängt und auswertet. Für die Auswertung von einer Mehrzahl von Messsignalen durch eine einzige Sicherheitssteuerungseinheit 12 ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren 8 einen Abstand aufweisen, der dem ganzzahligen Vielfachen eines Rasters 40 der Signalerzeugungseinheit entspricht. Im Fall des ersten Aspekts entspricht das Raster 40 der Länge zwischen zwei benachbarten Mittelpunkten des ersten Abschnitts, beispielsweise der Länge zwischen zwei benachbarten Lochmittelpunkten des Lochstreifens. Im Fall des zweiten Aspekts entspricht das Raster der Länge von zwei Magneten. Im Fall des dritten Aspekts entspricht das Raster 40 einer Länge der Anzahl von Spulen, bei der sich das T rägersignal wiederholt. Dies sind bei 180° verschobenen Trägersignalen zwei Spulen und bei 90° verschobenen
Trägersignalen zwischen zwei benachbarten Spulen vier Spulen. Somit entspricht das Raster 40 in Fig. 5 der Länge L (vgl. auch Fig. 6, z.B. die Summe der Durchmesser) von vier Spulen. Die Anzahl der Spulen in einem Raster wird auch als Spulensatz bezeichnet. Demnach zeigen Fig. 4 bis Fig. 6 jeweils einen Spulensatz an dem Fahrkorb 4. Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Signalerzeugungseinheit 8 Spulen und somit zwei Spulensätze aufweist.
Generell können an dem Fahrkorb 4 mehrere Spulensätze angeordnet sein. Diese können die gesamte Höhe des Fahrkorbs abdecken. Bei einer Höhe des Fahrkorbs von 2,50m und einer Spulenlänge von 5cm können so 12 Spulensätze an dem Fahrkorb angebracht werden, wenn ein Spulensatz vier Spulen umfasst. Somit ist eine kontinuierliche
Geschwindigkeitsüberwachung des Fahrkorbs 4 mit einem Sensor 8 über die gesamte Höhe des Fahrkorbs möglich. Der Abstand 42 zwischen zwei Sensoren 8 im Aufzugschacht kann demnach 2,40m betragen, also der Anzahl der Spulensätze multipliziert mit dem Raster, d.h. der Länge eines Spulensatzes. Als Abstand zweier Sensoren kann die Entfernung zwischen den Mittelpunkten der beiden Sensoren angesehen werden.
Weisen die Sensoren das ganzzahlige Vielfache des Rasters der Signalerzeugungseinheit auf, und ist dieses Vielfache geringer als die Anzahl der Raster der Signalerzeugungseinheit, erzeugt die Signalerzeugungseinheit zu bestimmten Zeitpunkten in zwei der Sensoren ein Messsignal. Diese beiden Messsignale überlagern sich und erzeugen so ein resultierendes Messsignal mit der doppelten Amplitude der Messsignale beider Sensoren. Mittels Zählung dieser doppelten Amplituden kann der Sensor bestimmt werden, der das Messsignal empfängt, das die normale (nicht die doppelte) Amplitude aufweist. In anderen Worten ist der Abstand der Sensoren geringer als die Länge der Signalerzeugungseinheit. Der Abstand der Sensoren ist jedoch so gewählt, dass er dem Vielfachen des Abstands zwischen zwei Spulen entspricht, die das Wechselstromsignal mit der gleichen Phasenlage führen.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden
Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart Zusammenwirken können oder Zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart
zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als
Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist. eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein. Andere
Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein
Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der
Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement
(beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor Zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren
durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und
Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Bezugszeichenliste:
Aufzugsanlage 2
Fahrkorb 4
Linearantrieb 6
Sensor 8, 8‘, 8“
Sender 8a
Empfänger 8b
Empfängerspule 8c
Signalerzeugungseinheit 10
Sicherheitssteuerungseinheit 12
Aufzugschacht 14
Statoranordnung 16
Läufer 18
Messsignal 20, 20a, 20b, 20c, 20d, 20‘, 20“
Signal der Signalerzeugungseinheit 20‘
Elektromagnetisches Signal 20’a
Erster und zweiter Abschnitt der Signalerzeugungseinheit 22a, 22b Magnete 24
Mehrzahl von Spulen 26, 26a, 26b, 26c, 26d
Wechselstromquelle 28
(Träger-) Signal 30a, 30b, 30c, 30d
Bewegungsrichtung 32
Einhüllende 34a, 34b, 34c, 34d
Phasendifferenz 36
Abstand 38
Raster 40
Weitere Spule 44
Weiterer Sensor 46
Verstärkung und Tiefpassfilterung 48
In-Phase Komponente /(t) 50a
Quadratur Komponente Q(t ) 50b
zusammengefasstes Trägersignal 52a, 52b

Claims

Patentansprüche
1. Aufzugsanlage (2) mit folgenden Merkmalen: einem Fahrkorb (4), der innerhalb eines Aufzugschachts verfahrbar aufgenommen ist, einem Linearantrieb (6), der ausgebildet ist, den Fahrkorb (4) anzutreiben; einem in dem Aufzugschacht (14) angeordneten Sensor; einer an dem Fahrkorb (4) angeordneten Signalerzeugungseinheit (10), die ausgebildet ist, in dem Sensor (8) ein Messsignal (20) zu erzeugen, wobei das Messsignal (20) von einer Geschwindigkeit des Fahrkorbs (4) in dem Aufzugschacht (14) abhängig ist; einer Sicherheitssteuerungseinheit (12), die ausgebildet ist, basierend auf dem Messsignal (20) eine Beschleunigung des Fahrkorbs (4) zu ermitteln und wenn die ermittelte
Beschleunigung einen Grenzwert passiert, den Linearantrieb (6) in einen
Sicherheitsbetriebszustand zu überführen.
2. Aufzugsanlage (2) gemäß Anspruch 1 , wobei die Signalerzeugungseinheit (10) eine Mehrzahl von Spulen (26) aufweist, wobei eine erste Spule der Mehrzahl von Spulen (26) mit einer Wechselstromquelle (28) gekoppelt ist, die ausgebildet ist, die erste Spule (26a) mit einem Wechselstrom mit einer ersten
Phasenlage (fΐ) und einer konstanten Frequenz (/) zu speisen und wobei eine zweite Spule (26b) der Mehrzahl von Spulen (26) mit der Wechselstromquelle (28) gekoppelt ist, die ausgebildet ist, die zweite Spule mit einem Wechselstrom mit einer zweiten Phasenlage (f2) und der konstanten Frequenz (/) zu speisen.
3. Aufzugsanlage (2) gemäß Anspruch 2, wobei die Mehrzahl der Spulen (26) eine dritte Spule und eine vierte Spule aufweisen, wobei eine Differenz der ersten Phasenlage zu der zweiten Phasenlage 90° beträgt und wobei die Wechselstromquelle (28) ausgebildet ist, die dritte Spule mit dem um 180°
phasenverschobenen Wechselstrom der ersten Spule zu speisen und die vierte Spule mit dem um 180° phasenverschobenen Wechselstrom der zweiten Spule zu speisen.
4. Aufzugsanlage (2) gemäß Anspruch 2, wobei die Wechselstromquelle (28) ausgebildet ist, eine Spule der Mehrzahl von Spulen (26) jeweils mit einem Hilbert-transformierten Signal der Nachbarspule zu speisen.
5. Aufzugsanlage (2) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Sicherheitssteuerungseinheit (12) zum Ermitteln der Beschleunigung des
Fahrkorbs einen Demodulator umfasst, der ausgebildet ist, das Messsignal (20) mittels kohärenter Demodulation zu demodulieren.
6. Aufzugsanlage (2) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Mehrzahl der Spulen der Signalerzeugungseinheit (10) linear entlang einer Bewegungsrichtung des Fahrkorbs aufgereiht sind; wobei an dem Fahrkorb (4) horizontal beabstandet zu der Signalerzeugungseinheit (10) eine weitere Spule angeordnet ist, die mit der Wechselstromquelle (28) gekoppelt ist, wobei die Wechselstromquelle (28) ausgebildet ist, die weitere Spule mit dem Wechselstrom mit der konstanten Frequenz (/) und der ersten Phasenlage (fΐ) oder der zweiten Phasenlage (f2) zu speisen; wobei an dem Aufzugschacht (14) ein weiterer Sensor (46) angeordnet ist, der ausgebildet ist, ein durch die weitere Spule erzeugtes Magnetfeld zu detektieren.
7. Aufzugsanlage (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sicherheitssteuerungseinheit (12) zum Ermitteln der Beschleunigung des
Fahrkorbs einen Phasenwinkel des Messsignals bestimmt, um eine Position des Fahrkorbs zu erhalten und den Phasenwinkel zweimal nach der zeit ableitet, um die Beschleunigung des Fahrkorbs zu ermitteln.
8. Aufzugsanlage (2) gemäß Anspruch 1 , wobei die Signalerzeugungseinheit (10) eine wechselweise Anordnung eines ersten
Abschnitts und eines zweiten Abschnitts aufweist; wobei der Sensor (8) einen Sender (8a) und einen Empfänger (8b) umfasst, wobei der Empfänger (8b) ausgebildet ist, ein von dem Sender (8a) ausgesendetes
elektromagnetisches Signal (20’a) zu empfangen, wobei der erste Abschnitt ausgebildet ist, das elektromagnetische Signal zu dem Empfänger (8b) zu leiten und wobei der zweite Abschnitt ausgebildet ist, das Leiten des
elektromagnetischen Signals zu dem Empfänger (8b) zu verhindern, wobei der Empfänger (8b) basierend auf dem empfangenen elektromagnetischen Signal das Messsignal (20) ausgibt.
9. Aufzugsanlage (2) gemäß Anspruch 1 , wobei die Signalerzeugungseinheit (10) eine Vielzahl von Magneten (24) umfasst, die derart angeordnet sind, dass sie alternierend ein Magnetfeld in eine erste Richtung und in eine zweite Richtung in dem Aufzugschacht (14) erzeugen; wobei der Sensor (8) einen Magnetfelddetektor aufweist, der ausgebildet ist, das
alternierende Magnetfeld zu detektieren und basierend auf dem alternierenden Magnetfeld die Beschleunigung des Fahrkorbs zu ermitteln.
10. Aufzugsanlage (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche umfassend zumindest einem Fahrkorb (4), insbesondere mehrere Fahrkörbe, der jeweils in einem Schacht über Führungsschienen verfahrbar ist, zumindest eine feststehende erste Führungsschiene, welche fest in einer ersten, insbesondere vertikalen, Richtung (z), ausgerichtet ist; zumindest eine feststehende zweite Führungsschiene, welche fest in einer zweiten, insbesondere horizontalen, Richtung (y) ausgerichtet ist; zumindest eine drehbare dritte Führungsschiene, welche an einer Drehplattform (24a) befestigt ist und überführbar ist zwischen einer Ausrichtung in der ersten Richtung (z) und einer Ausrichtung in der zweiten Richtung (y).
1 1. Verfahren zum Betrieb einer Aufzugsanlage (2) mit folgenden Schritten: Verfahren eines Fahrkorbs, der innerhalb eines Aufzugschachts verfahrbar aufgenommen ist,
Antreiben des Fahrkorbs mit einem Linearantrieb,
Anordnen eines Sensors in dem Aufzugschacht;
Anordnen einer Signalerzeugungseinheit (10) an dem Fahrkorb,
Erzeugen eines Messsignals in dem Sensor, wobei das Messsignal (20) von einer
Geschwindigkeit des Fahrkorbs in dem Aufzugschacht (14) abhängig ist;
Ermitteln einer Beschleunigung des Fahrkorbs basierend auf dem Messsignal (20)
Überführen des Linearantriebs in einen Sicherheitsbetriebszustand wenn die ermittelte Beschleunigung einen Grenzwert passiert.
12. Verfahren zum Messen einer Beschleunigung eines Fahrkorbs einer Aufzugsanlage (2) mit folgenden Schritten:
Erzeugen von einer Reihe von zumindest vier Wechselmagnetfeldern an dem Fahrkorb, die voneinander verschieden sind und wobei benachbarte Wechselmagnetfelder jeweils senkrecht aufeinander stehen, wobei die Reihe der zumindest vier Wechselmagnetfelder entlang einer Fahrtrichtung des Fahrkorbs aufgereiht ist, wobei die Reihe von zumindest vier Wechselmagnetfeldern ein resultierendes Magnetfeld erzeugt;
Verfahren des Fahrkorbs, der innerhalb eines Aufzugschachts der Aufzugsanlage verfahrbar aufgenommen ist;
Messen eines Messsignals an einer Messposition in dem Aufzugschacht, wobei das
Messsignal (20) durch das resultierende Magnetfeld erzeugt wird, wenn der Fahrkorb (4) an dieser Messposition vorbeifährt;
Dekodieren des Messsignals um eine Information zu einer Beschleunigung des Fahrkorbs an der Messposition in dem Aufzugschacht (14) zu erhalten.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Dekodieren des Messsignals folgende Schritte umfasst:
Bestimmen einer Abfolge von Positionen des Fahrkorbs relativ zu der Messposition in dem Aufzugschacht (14) aus einem Phasenwinkel des Messsignals;
Zweifaches Ableiten einer Position des Fahrkorbs um die Beschleunigung des Fahrkorbs an der Messposition des Fahrkorbs zu erhalten.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei der Phasenwinkel des Messsignals aus einem ersten und einem zweiten
Modulationssignal bestimmt wird, wobei das erste Modulationssignal ein erstes
Wechselmagnetfeld der zumindest vier Wechselmagnetfelder moduliert und wobei das zweite Modulationssignal ein zweites Wechselmagnetfeld der zumindest vier
Wechselmagnetfelder moduliert, wobei das erste und das zweite Modulationssignal aus dem Verfahren des Fahrkorbs relativ zu der Messposition resultiert.
15. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
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