Aufzuganlage und Steuervorrichtung für eine Aufzuganlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufzuganlage sowie eine Steuervorrichtung für eine Aufzuganlage .
Aufzuganlagen umfassen eine in einem Aufzugschacht verfahrbare Aufzugkabine . Als Sicherheitseinrichtungen werden üblicherweise Puffer in eine Schachtgrube des Aufzugschachts eingebaut, um bei Fehlfunktionen des Antriebs die Aufzugkabine bei Überfahren der untersten Haltestelle (oder das Gegengewicht bei Überfahren der obersten Haltestelle) definiert abzubremsen . Bei Aufzügen mit hohen Nenngeschwindigkeiten werden dafür sehr große Puffer benötigt, was wiederum eine tiefe (und in der Bauausführung teure) Schachtgrube erforderlich macht . Damit werden Sicherheitsvorschriften erfüllt, die vorschreiben, dass die Aufzuganlage derart gestaltet und ausgeführt sein muss, dass ein Aufprall der Kabine in der Schachtgrube vermieden wird (vgl . bspw . die europäische Sicherheitsvorschrift EN81) .
Um die Puffer und somit die Schachtgrube kleiner gestalten zu können, wurden bereits Verzögerungskontrollschaltungen vorgeschlagen, die einen Einsatz von kleineren Einwegpuf- fereinrichtungen, wie sie bspw . in der DE 201 04 389 Ul und DE 102 10 631 Al beschrieben sind, ermöglichen .
Aus der EP 0 712 804 Bl ist ein Übergeschwindigkeitsdetektor mit mehreren an der Aufzugkabine angeordneten Lichtschranken bekannt . Die Lichtschranken erzeugen anhand einer an einer Seite des Aufzugschachtes befestigten Messleiste
Messwerte, anhand derer die Geschwindigkeit bzw . Verzögerung der Aufzugkabine ermittelt werden kann . Die Messleiste ist dabei redundant ausgeführt und besteht aus einer Markierungsbahn und einer Kontrollbahn .
Des weiteren ist es üblich und bekannt, für Notfälle zusätzlich zu der vorhandenen Bremseinrichtung der Aufzugkabine eine Fangeinrichtung vorzusehen, die insbesondere Fangkeile umfasst (vgl . DE 299 12 544 Ul ) .
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde , eine Aufzuganlage zu schaffen, bei der die Puffereinrichtung und somit die Schachtgrube weiter verkleinert werden können bzw . bei der auf eine Puffereinrichtung vollständig verzichtet werden kann .
Zur Lösung dieser Aufgabe werden eine Aufzuganlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen .
Die erfindungsgemäße Aufzuganlage bzw . die erfindungsgemäße Steuervorrichtung eröffnen als sicheres zweistufiges elektronisches System die Möglichkeit, auf einen Sicherheitspuffer vollständig oder teilweise zu verzichten (wobei unter einem teilweisen Verzicht auf den Puffer das Vorsehen eines kleineren Puffers , bspw . eines billigen Einwegpuffers aus Polyurethan, lediglich für denkbare Extremfälle zu verstehen ist) . Somit kann mit dem erfindungsgemäßen System eine konsequente Weiterverkleinerung existierender Puffersysteme betrieben werden .
Die Erfindung umfasst im wesentlichen drei Komponenten, nämlich ein Erfassungssystem zum Bestimmen der absoluten Position der Aufzugkabine, eine Verzögerungskontrollschal-
tung zum Erfassen von Signalen zum Bestimmen der Geschwindigkeit bzw. der Verzögerung der Aufzugkabine sowie als dritte Komponente eine Auswerteschaltung zur Verarbeitung der von den beiden anderen Komponenten gelieferten Signale . Dabei handelt es sich um ein sogenanntes redundant- diversitäres System. Die erfindungsgemäße redundant- diversitäre Auswertung wird durch eine 2-Kanal- Auswerteschaltung erzielt, wobei ein erster und ein zweiter Sensor zum Erfassen relevanter Signale j eweils mit einem der beiden Kanäle der Auswerteschaltung redun- dant/diversitär verbunden sind und ein dritter Sensor für eine ( zusätzliche) 2-aus-3-Auswahl mit beiden Kanälend er Auswerteschaltung verbunden ist .
Mit der vorliegenden Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass auf einen Puffer der voranstehend beschriebenen Art vollständig entfallen kann, da mit dem erfindungsgemäßen Vorgehen eine zuverlässige und eindeutige Bestimmung der Position des Fahrkorbs zusätzlich zu der Bestimmung dessen Geschwindigkeit erfolgt . Das vollständige Ersetzen eines Puffers ist mit einer sehr großen Platzersparnis verbunden, da bei großen (hochfahrenden) Aufzuganlagen mit entsprechenden Kabinengeschwindigkeiten von 6 bis 7 m/sec die Pufferhöhe bis zu 8 oder 9 Metern beträgt .
Die sicherheitsrelevante Auswertung der Erfindung kann daher immer dann in vorteilhafter Weise eingesetzt werden, wenn der Abstand einer Aufzugkabine zu einem sich darunter oder darüber befindlichen Obj ekt einzuhalten ist . Dies wird in der häufigsten Anwendung die Schachtgrube bzw . die Schachtdecke des Aufzugschachtes sein, es kann sich dabei aber auch um eine in demselben Aufzugschacht unter der Aufzugkabine fahrende zweite Aufzugkabine handeln (sogenanntes TWINO-System der Anmelderin) .
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung .
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der j eweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen .
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben .
Figur Ia zeigt in Draufsicht eine Anordnung zum Erfassen von Signalen zum Bestimmen einer absoluten Position einer Aufzugkabine .
Figur Ib zeigt die Anordnung der Figur Ib in perspektivischer Ansicht .
Figur 2a zeigt in Draufsicht eine Anordnung zum Erfassen von Signalen zum Bestimmen der Geschwindigkeit bzw . der Verzögerung einer Aufzugkabine für eine VerzögerungskontrollSchaltung .
Figur 2b zeigt die Anordnung der Figur 2b in perspektivischer Ansicht .
Figur 3 zeigt ein Strukturdiagramm einer Auswerteschal- tung .
Wie bereits voranstehend erwähnt , umfasst das erfindungsgemäße System im wesentlichen drei Komponenten .
Die erste dieser Komponenten ist ein Erfassungssystem zum Erfassen von Signalen zum Bestimmen einer absoluten Position der Aufzugkabine . Ein derartiges Erfassungssystem kann bspw . auf der Grundlage eines Magnetbandes mit einer Vielzahl von nach einem sich nicht wiederholenden Muster angeordneten Polteilungen funktionieren . Derartige Magnetbänder sind an sich bekannt und bspw . in der DE 197 32 713 Al und der DE 102 34 744 Al beschrieben . Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung beschreibt in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2004 037 486.4 ( die durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist ) ebenfalls ein Doppelsignalband zum Bestimmen eines Bewegungszustandes eines bewegten Körpers .
Ein derartiges zur Ausführung der Erfindung geeignetes Magnetband 90 ist in den Figuren Ia und Ib dargestellt . Das Magnetband 90 umfasst eine Vielzahl von Polteilungen 92 , 94 , die nach einem sich nicht wiederholenden und somit eindeutigen Muster angeordnet sind . Ein magnetischer Sensor 9 , bspw . ein Hall-Sensor ist an der nicht näher dargestellten Aufzugkabine 6 angeordnet und "liest" berührungslos das Muster des Magnetbandes 90 , das ortsfest im Aufzugschacht, bspw . in einer Kehle der (nicht dargestellten) Aufzugschienen, angebracht ist . Aus den von dem magnetischen Sensor 9 gelieferten Signalen kann neben der absoluten Position ergänzend auch die Geschwindigkeit der Aufzugkabine 6 abgeleitet werden . Selbstverständlich gibt es noch andere dem Fachmann geläufige Methoden, die absolute Position einer Aufzugkabine zu bestimmen, die im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden können, wie bspw . ein Laser-Messsystem das nach dem Prinzip eines Barcode-Erfassungssystems arbeitet .
Die zweite der erwähnten Komponenten ist eine Kontrollschaltung . In den Figuren 2a und 2b ist eine Anordnung dargestellt, die zum Erfassen von Signalen zum Bestimmen der
Geschwindigkeit bzw . der Verzögerung einer Aufzugkabine für die Kontrollschaltung dient . Diese Anordnung umfasst ein Band 70 , auf dem ein von einem Sensor erfassbares Muster 72 , 74 aufgebracht ist . Das Band ist ortsfest im Aufzugschacht im Bereich der Verzögerungsstrecke der Aufzugkabine 6 oberhalb der Schachtgrube (bzw . unterhalb der Schachtdek- ke, da die Erfindung in gleichem Maße für den Sicherheitsbereich am oberen Schachtende einsetzbar ist) angeordnet . Das Muster der sich abwechselnden sensorrelevanten Messstreckenabschnitte 72 , 74 auf dem Band 70 ist derart gewählt, dass sich aus den erfassten Signalen ein konstanter Zeitwert ergibt, d . h . die einzelnen Messstreckenabschnitte 72 , 74 werden zum unteren Ende des Aufzugschachtes hin stetig kürzer . Eine nicht ordnungsgemäße Verzögerung der Aufzugkabine lässt sich somit mittels einer Auswertung einfach durch eine Abweichung von dem konstanten Soll-Zeitwert erkennen .
Das Band 70 zum Erfassen von Signalen zum Bestimmen der Geschwindigkeit bzw. der Verzögerung einer Aufzugkabine lässt sich auf unterschiedliche , dem Fachmann an sich bekannte Arten realisieren, bspw . mittels eines mit Stanzlöchern versehenen Metallbandes , dessen Muster durch eine Gabellichtschranke aufgenommen wird, oder durch magnetische Polteilungen oder optische Reflexionsabschnitte .
Wie aus den perspektivischen Darstellungen der Figuren Ib und 2b erkennbar ist, können die beiden Messbänder 70 , 90 für die beiden beschriebenen Komponenten auf Vorder- und Rückseite eines Trägers 1 , bspw . der Kehle einer Aufzugschiene, aufgebracht sein, und die j eweiligen Sensoren 7 , 9 für die beiden Bänder 70 , 90 können an den Schenkeln 40 , 42 eines U-förmigen Elements an der Aufzugkabine angeordnet sein, wobei die Schenkel 40 , 42 den Träger 1 der Bänder 70 ,
90 umgreifen und so ein zeitgleiches Ablesen der Bänder 70 , 90 durch die j eweils zugeordneten Sensoren 7 , 9 gestatten .
Die dritte Komponente ist eine Auswerteschaltung 30 , wie sie beispielhaft in Figur 3 dargestellt ist . Die Auswerteschaltung 30 kann dabei mittels eines Mikro-Controllers 10 realisiert sein, der mit der Bremseinrichtung und der Fangeinrichtung elektrisch verbunden ist . Die Auswerteschaltung 30 stellt das Kernstück einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung dar .
An dem Mikro-Controller 10 angeschlossen sind eine Sicherheitsrelaiseinrichtung in Form eines ersten Sicherheitsrelais 11 und eines zweiten Sicherheitsrelais 12, eine (nicht dargestellte) Bremseinrichtung und ein an dem ersten Sicherheitsrelais 11 angeschlossener Aktuator 13, der eine Fangeinrichtung 14 betätigt . Im linken Bereich der Figur 3 sind die beiden Messbänder, die im folgenden der Einfachheit halber kurz als Doppelsignalband 1 bezeichnet werden, stark schematisiert zusammen mit den Sensoreinrichtungen 7 bis 9 dargestellt, wobei die Sensoreinrichtungen 7 bis 9 wie bereits erwähnt außen an der Aufzugkabine angebracht sind und im Fahrtbetrieb der Aufzugkabine an dem Doppelsignalband 1 vorbeibewegt werden .
Zur sicheren Erfassung der Geschwindigkeit sind an sich zwei redundant/diversitäre Sensoren 7 und 9 mit entsprechend zweikanaliger Auswertung ausreichend . Aus Gründen eines möglichst störungsfreien Betriebes der Aufzuganlage kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein dritter Sensor 8 zur Erfassung der Geschwindigkeit und der Position des Fahrkorbes vorgesehen sein . Somit ist eine "2 aus 3 Auswahl" möglich und es wird vermieden, dass eventuell kurzzeitig auftretende Störsignale, bspw . durch elektroma-
gnetische Beeinflussungen, nicht sofort zum Stillstand der Anlage führen .
Die elektrischen Ausgangssignale Si bis S3 der Sensoren 7 , 8 , 9 werden in den Mikro-Controller 10 eingespeist . Der Mi- kro-Controller 10 weist einen ersten Kanal A und einen zweiten Kanal B auf . Des weiteren kann (in Figur 3 rechts gezeigt) eine Aufzugsteuerung 31 vorgesehen sein, die j eweils mit dem Mikro-Controller 10 und dem ersten und zweiten Sicherheitsrelais 11 , 12 separat verbunden ist .
Das erste Sicherheitsrelais 11 und das zweite Sicherheitsrelais 12 sind j eweils an den ersten Kanal A und an den zweiten Kanal B des Mikro-Controllers 10 angeschlossen . Das erste Sicherheitsrelais 11 ist mit dem Aktuator 13 gekoppelt, der die Fangeinrichtung 14 betätigt und diese auslösen kann . Das zweite Sicherheitsrelais 12 wirkt auf die (nicht gezeigte) Bremseinrichtung ein und kann bei einem entsprechenden Steuersignal die Bremseinrichtung auslösen .
Jeder der Kanäle A und B umfasst j eweils drei Eingangsmodule 15 bis 17, an die die elektrischen Signale Sl bis S3 der j eweiligen Sensoreinrichtungen 7 bis 9 angelegt werden . Zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Vorrichtung sind diese beiden Kanäle mit einer unterschiedlichen Hardware ausgestaltet, bspw . mittels zweier verschiedener Prozessoren . Jeweils j eder Kanal des Mikro-Controllers 10 kann einen RAM 21 , ein Flash-Memory 22 , einen EEPROM 23, einen OSC- Watchdog 24 , ein CAN-Modul und einzelne separate Eingangsmodule 15 bis 17 umfassen . Der Hardware-Aufbau des MikroControllers 10 entspricht einem handelsüblichen elektronischen Bauelement , wie es industriell verfügbar ist, so dass dessen Aufbau und der interne Rechenablauf im weiteren nicht näher erläutert ist .
Die elektrischen Signale der zwei Sensoreinrichtungen 7 und 8 zur Erfassung der Geschwindigkeit werden j eweils an die Module 15 und 16 eines j eweiligen Kanals A, B angelegt . Anschließend wird eine entsprechende Verrechnung der an die Module angelegten Signale durchgeführt , woraus sich die Ist-Geschwindigkeit des Fahrkorbes 6 bestimmen lässt . Die Ermittlung der Ist-Geschwindigkeit beschränkt sich auf eine einfache Messung der Zeit die zum Durchfahren eines Messstreckenabschnittes benötigt wird . Bleibt diese Zeit über einer in den Kanälen A und B fest abgespeicherten Referenzzeit, so ist die Geschwindigkeit im sicheren Bereich . Durch die unterschiedliche Länge der Messstreckenabschnitte , die zum Schachtende hin immer kürzer werden, ist ebenfalls eine direkte Zuordnung zur Position des Fahrkorbes zwangsläufig gewährleistet .
Jeder der Kanäle A und B umfasst darüber hinaus eine Schnittstelle 17 , die als paralleler oder serieller Eingang ausgebildet sein kann . Der an diese Eingänge angeschlossene Sensor 9 liefert eine absolute Positionsinformation sowie eine weitere Geschwindigkeitsinformation des Fahrkorbes im Aufzugschacht .
In den j eweiligen Speicherbereichen der Kanäle A und B ist für j ede Position im Bereich der Verzögerungswege eine Referenzgeschwindigkeit hinterlegt , die bei der Inbetriebnahme der Aufzuganlage durch ein Teach-in-Verfahren abgespeichert wurde . Diese Referenz-Geschwindigkeitswerte sind somit abhängig von der eingestellten Verzögerung und dem Ruck der j eweiligen Aufzuganlage . Bei einer einfachen Standardanlage können diese Werte auch bereits bei der Auslieferung fest einprogrammiert sein . Diese abgespeicherte Referenzgeschwindigkeit wird im Verzögerungsbereich an j eder durch die Sensoren 7 bis 9 gelieferten neuen Position des Fahrkorbes mit der tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeit, ge-
messen durch die Sensoren 7 bis 9, verglichen . Wird eine feste oder einstellbare Toleranzschwelle der tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeit überschritten, so wird zunächst das zweite Sicherheitsrelais 12 betätigt, das in Folge zum Einfallen der Betriebsbremse führt .
Beim Überschreiten einer zweiten Toleranzschwelle, bspw . wenn die Bremseinrichtung versagen würde, wird darüber hinaus das erste Sicherheitsrelais 11 betätigt, das in Folge durch Auslösen des Aktuators die Fangvorrichtung der Aufzuganlage betätigt .
Alle Referenzwerte sind in einem sicheren Speicherbereich abgelegt und werden nach an sich bekannten Speicher- Testverfahren laufend auf ihre Gültigkeit hin überwacht . Zur weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit könnender erste Kanal A und der zweite Kanal B fortwährend miteinander verglichen werden, so dass aufgrund eines Vergleichs der Rechengrößen des ersten Kanals A bzw . des zweiten Kanals B Unterschiede der elektrischen Signale der Sensoreinrichtungen 7 bis 9 , die bspw . auf Fehler beruhen, frühestmöglich erkannt werden .
Das erste Sicherheitsrelais 11 und das zweite Sicherheitsrelais 12 werden aus Sicherheitsaspekten mit j eweils getrennten Stromkreisen betrieben . An j eden Kanal des MikroControllers 10 können auch eine Mehrzahl von Sicherheitsrelais angeschlossen sein, die analog mit j eweils getrennten Stromkreisen betrieben werden . Die j eweiligen Sicherheitsrelais 11 , 12 sind mit den einzelnen Kanälen A, B des Mi- kro-Controllers 10 elektrisch verbunden, so dass Steuersignale wie nachstehend noch zu erläutern von den Kanälen A, B an die entsprechenden Sicherheitsrelais 11, 12 angelegt werden können, und dass im Gegenzug eine Rückmeldeinforma-
tion von den Sicherheitsrelais 11, 12 an den MikroController 10 gesendet werden kann .
Das erste Sicherheitsrelais 11 ist wie voranstehend erläutert mit dem Aktuator 13 gekoppelt, der die Fangeinrichtung 14 betätigt . Bei der Fangeinrichtung 14 kann es sich um eine an sich bekannte Keilvorrichtung handeln, die zum Stillsetzen des Fahrkorbs im Notfall zwischen eine Führungsschiene der Aufzuganlage und einen Randbereich des Fahrkorbes getrieben wird . Bei einem Stillstand des Fahrkorbes 6 kann der Aktuator auch für Testzwecke durch ein elektrisches Signal aktiviert und deaktiviert werden . Nach Beenden des Testbetriebs kann der normale Fahrbetrieb der Aufzuganlage wieder aufgenommen werden .
Nach einem Auslösen der Bremseinrichtung durch ein Steuersignal des zweiten Sicherheitsrelais 12 oder der Fangeinrichtung 14 durch Steuersignal des ersten Sicherheitsrelais 11 ist ein weiterer Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung erst dann möglich, wenn eine Betriebsüberprüfung durch ein Fachpersonal stattgefunden hat . Nach erfolgter Überprüfung wird ein entsprechendes Freigabesignal von dem j eweiligen Sicherheitsrelais 11 bzw . 12 zurück an den entsprechenden Kanal A, B gesendet, woraufhin ein normaler Fahrtbetrieb der Aufzuganlage fortgesetzt werden kann .
Die voranstehend erläuterte Vorrichtung gewährleistet mittels des Doppelsignalbandes 1 und der damit zusammenwirkenden magnetischen (alternativ optischen) und elektrischen Bauelemente eine wirksame Geschwindigkeitsbegrenzung bzw . Geschwindigkeitskontrolle des Aufzug-Fahrkorbes . Die Vorrichtung kann somit herkömmliche mechanische Sicherheitssysteme für eine Geschwindigkeitsbegrenzung, d .h . Sicherheitspuffer, eines Aufzuges ersetzen . Ebenso können herkömmliche elektrische Verzögerungskontrollschaltungen, die
in der Regel in Kombination mit Ölpuffern bei Aufzuganlagen mit höheren Geschwindigkeiten eingesetzt werden, mit der erf indungsgemäßen sicheren Erfassung der Verzögerung ersetzt werden .
Die Vorrichtung erfüllt aufgrund des voranstehend erläuterten Sicherheitskonzeptes die Bestimmungen der Aufzugrichtlinie .