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Die vorliegende Erfindung betrifft das Wägen einer
Aufzugkabine, insbesondere bei einer Pendel-Kabinentragebaugruppe.
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Für die Funktion eines Aufzugs ist es wichtig, daß seine Last
immer bekannt ist, sei es, um zu ermitteln, ob die Kabine
überlastet ist, so daß die Aufzugbremse nicht gelöst wird,
solange sie sich unter dieser Last befindet, oder um zu
ermitteln, welche Etagen anzufahren sind. Es sind verschiedene
Arten von Aufzug-Wägesystemen eingesetzt worden.
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Aufzug-Lastwägesysteme können in zwei Gruppen unterteilt
werden: die, bei denen ein Sensor unterhalb des Kabinenbodens
angebracht ist, und die, bei denen dies nicht der Fall ist.
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Auf alle Aufzugkabinen-Halteeinrichtungen wirken drei Arten
von Kräften: die vertikale Schwerkraft auf die Last, eine
Biegelast in dem Trageelement, sowie eine horizontale Kraft, die
dadurch bewirkt wird, daß sich der Aufzug im Aufzugschacht
vorwärts oder rückwärts bzw. von einer Seite zur andern
bewegt. Die Aufgabe eines Lastwägesystems besteht darin, nur
eine dieser Kräfte zu messen - die auf die Last wirkende
Schwerkraft. Eine Last in der Mitte der Kabine übt ein Biegemoment
auf die Kabinenhalterungen aus. Eine auf die Kabine wirkende
horizontale Kraft kann ebenfalls zum zeitweiligen Biegen der
Kabinenhalterungen führen. Beim Versuch, die Kabinenlast zu
messen, müssen diese Biegekräfte berücksichtigt werden.
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Es sind verschiedene Systeme entwickelt worden, bei denen sich
die Lastwägeeinrichtung unterhalb der Kabine befindet. Bei
einigen wird die Verformung elastischer Puffer unterhalb des
Kabinenbodens gemessen, siehe US-Patent Nr. 4,078,623, bei
anderen werden Meßdosen eingesetzt, siehe US-Patent 4,330,836, und
bei wiederum anderen, siehe US-Patent 4,573,542 sowie US-
Patent Nr. 4,223,752, werden Dehnungsmeßstreifen an den
Kabinentrageelementen eingesetzt. US-Patent Nr. 4,330,134, das EP-
A-0 030 134 entspricht, offenbart ein Aufzugkabinen-
Lastmeßsystem, das Wandler umfaßt, die sich zwischen der
Aufzugkabine und einem Tragegestell an Punkten befinden, die auf
einer Linie liegen, die durch die Durchbiegungsmitte der
Kabine verläuft, so daß die Messung des Gewichtes von zwei
beliebigen einander gegenüberliegenden Ecken die Kabinenlast
ergibt. Jedoch löst weder das im US-Patent Nr. 4,330,134
offenbarte System noch eines der anderen erwähnten Patente das
Problem der Biegemomente, die an Stabhalterungen auftreten. Ein
Nachteil des Verformungssystems besteht in der Ungenauigkeit,
die durch Hysterese in dem für die Puffer verwendeten
Elastomermaterial entsteht. Obwohl Systeme, bei denen an den
Kabinenträgern angebrachte Dehnungsmeßstreifen eingesetzt werden,
insofern vorteilhaft sind, als die Kosten für die
Dehnungsmeßstreifen niedrig sind, berücksichtigen derartige Systeme
Biegemomente nicht. Systeme, bei denen Meßdosen eingesetzt
werden, sind einfach aufgrund der Kosten für ein Element
unvorteilhaft, das die Last sowohl aufnehmen als auch messen muß.
Keines der oben aufgeführten Systeme führt zu genauesten
Lastmessungen, da sie das Biegemoment in den Kabinenträgern
nicht berücksichtigen. Eine Lösung dieses Problems besteht
darin, die oben aufgeführten Lastwägesysteme dahingehend
abzuwandeln, daß das Biegemoment vom Ausgang des Meßwandlers
subtrahiert wird. Das macht jedoch zusätzliche Bauteile und
Schaltungen erforderlich.
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Es ist auch versucht worden, die Last von einem anderen Punkt
als von unterhalb der Kabine zu messen. Bei einem System wird
ein Sensor an dem Aufzugseil angebracht, siehe US-Patent Nr.
924,276. Dieses System weist dahingehend einen Vorteil auf,
daß es das Problem des Biegemomentes umgeht. Es berücksichtigt
jedoch nicht die Tatsache, daß das Seil an unterschiedlichen
Punkten des Seils und zu unterschiedlichen Zeiten
unterschiedlich stark gedehnt wird. Bei einem zweiten System, siehe US-
Patent Nr. 2,761,038, wird ein Mikroschalter am Querträger
(crosshead) angebracht und ein Schwellenwert der Biegung des
Querträgers gemessen. Bei diesem System wird nur festgestellt,
ob eine Überlastung vorliegt und die Last nicht kontinuierlich
gemessen. Bei einem dritten System, siehe US-Patent Nr.
2,411,023, wird die Biegung des Aufzugkabinen-Querträgers
gemessen, indem Auslegerarme an der Vorderseite und der
Rückseite des Querträgers angebracht werden. Ein Sensor an der
Unterseite des Querträgers mißt das auf den Träger wirkende
Gewicht, das sich hierbei aus der Aufzugkabine, dem Gestell,
Kompensationsseilen und dem Steuerkabel zusammensetzt. Zu
einem weiteren System, siehe US-Patent Nr. 3,323,606, gehört
eine sich drehende Grundplatte, die mit der Kabine verbundene
Schachtseile und ein Gegengewicht aufweist. Wenn sich die
Grundplatte dreht, dreht sie sich mit den mit der Kabine
verbundenen Schachtseilen. Durch die Verschiebung der sich
drehenden Grundplatte wird die auf die Grundplatte wirkende Last,
d.h., die Aufzugkabine, die Schachtkabel, die Steuerkabel und
die Kompensationsseile, gemessen. Ein weiteres Lastwägesystem,
siehe US-Patent Nr. 3,610,342, arbeitet so, daß es das einer
Bremsscheibe zugeführte Drehmoment mißt. Wenn die Bremse die
Scheibe einklemmt, zeigt ein Sensor das auf die Scheibe und
damit auf die Aufzugkabine, die Schachtseile, die
Kompensationsseile und das Steuerkabel wirkende Drehmoment an.
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Die Vorteile, die all diese Systeme einerseits aufweisen,
werden andererseits durch die Nachteile wieder aufgehoben. Bei
den Systemen, mit denen die Last nicht von unterhalb der
Kabine gemessen wird, ist es nicht erforderlich, ein Biegemoment
auszugleichen, jedoch muß ein anderer Faktor ausgeglichen
werden - das Gewicht der Kompensationsseile und des Steuerkabels.
Das Gewicht der Kompensationsseile und des Steuerkabels
unterscheidet sich von einem Ende des Aufzugschachtes zum anderen,
so daß die Lastmessung davon abhängt, wo sich die Kabine im
Schacht befindet. Beim Wägen des Aufzugs am oberen Ende des
Schachtes müssen sowohl die Kompensationsseile als auch das
Steuerkabel vollständig gewägt werden, während beim Wägen des
Aufzugs am unteren Ende des Schachtes nur ein kleiner Teil
davon
gewogen werden muß. Ein zweiter Nachteil dieses Systems
besteht in dem relativen Fehler, der bei dem Versuch auftritt,
die Kabinenlast von einer Messung zu unterscheiden, die das
Gewicht der Kabine, des Kabinengestells, der Schachtseile, der
Kompensationsseile und des Steuerkabels ergibt.
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Obwohl mit allen oben aufgeführten Systemen der Aufzug in
bestimmtem Maße erfolgreich gemessen werden kann, umgeht keines
von ihnen nichtaxiale Lasten und ist daher nicht für den
Einsatz bei einer Pendel-Kabinentragebaugruppe geeignet.
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Die beanspruchte Erfindung unternimmt den Versuch, die
Nachteile nach dem Stand der Technik zu überwinden.
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Zu den Aufgaben der Erfindung gehören: das direkte Messen der
Aufzugkabine, ohne daß Schaltungen erforderlich sind, die auf
die Kabine wirkende seitliche Kräfte messen, das Messen des
Gewichtes der Kabine mit einem Sensor, der nicht auch die
Kabine trägt, das Wägen der Kabine und des Gestells auf eine
Weise, daß die Kompensationsseile und das Steuerkabel
unterhalb der Kabine sowie Schachtseile oberhalb der Kabine nicht
gemessen werden müssen.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf zwei allgemein bekannten
wissenschaftlichen Theorien. Zunächst wirkt, wenn ein Träger
zwei Biegemomenten ausgesetzt ist, d.h. einem an jedem Ende,
so daß ein Abschnitt des Trägers in einer Richtung nach oben
gekrümmt wird, während der andere in einer entgegengesetzten
Richtung nach unten gekrümmt wird, kein Biegemoment in der
Mitte des Trägers; d.h., an der Verbindungsstelle dieser
Abschnitte. Zweitens handelt es sich um die Theorie der
kleinsten Arbeit bzw. kleinsten Wirkung, die besagt, daß ein System
in der Natur die kleinste erforderliche Arbeit verrichtet; das
bedeutet hier, daß wenn das freie Ende eines Trägers, der an
einem Ende befestigt ist, einer Kraft ausgesetzt ist, die quer
auf ihn wirkt, er nicht geknickt wird, sondern sich zu einem
Bogen krümmt.
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Erfindungsgemäß ist bei einer Pendel-Aufzugkabinen-
Tragebaugruppe ein Lastsensor an einem Momentenhöhepunkt
zwischen den Aufhängestäben angebracht, wo die auf die Enden der
Stäbe wirkenden Kräfte, seien sie horizontale oder
Biegemomentkräfte, einander aufheben, so daß der Lastsensor nur die
direkte Spannung des Stabes, und daher nur das Gewicht der
Kabine, mißt.
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Die obenstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden
ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungen derselben
besser ersichtlich, wie sie in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt sind.
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Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer Pendel-Kabinenaufzug-
Tragebaugruppe, die die vorliegende Erfindung
beinhaltet.
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Fig. 2 ist eine veranschaulichende Ansicht der Form eines
Aufzug-Aufhängestabs unter Spannung.
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In Fig. 1 trägt eine Pendel-Aufzugkabinen-Tragebaugruppe 1 den
Kabinenboden 2 der Kabine (nicht dargestellt) an vier Stahl-
Aufhängestäben 3-6, die ihrerseits an horizontalen U-Trägern 7
auf gehängt sind. Die horizontalen U-Träger wiederum werden von
einem oberen Tragbalken 8 und vertikalen Tragbalken 9
getragen, die ihrerseits mit einem unteren Tragbalken 10 verbunden
sind. Die Aufhängestäbe 3-6 tragen den Kabinenboden 2. Diese
Art Aufzug ist von Salmon and Yoo in der US-Anmeldung,
Seriennummer 07/266,540, die am 3. November 1988 eingereicht wurde,
offenbart worden.
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In Fig. 2 bewirkt auf den Aufhängestab 3 wirkende Spannung,
daß der Stab eine "S"-Form (in Fig. 2 übertrieben dargestellt)
annimmt, wobei ein Momentenhöhepunkt bei 11 liegt. An beiden
Enden 12, 13 des Aufhängestabs, die mit den horizontalen U-
Trägern 7 verbunden sind, wirken zwei Kräfte auf den Stab:
eine Biegekraft und eine direkte Spannungskraft (direct tension
force). Die Biegekraft kann durch eine auf die Aufzugkabine
wirkende plötzliche horizontale Kraft oder durch eine auf den
Boden wirkende Last hervorgerufen werden. Am Momentenhöhepunkt
11 kommt es zu keiner Biegung, da, unabhängig von den auf den
Stab wirkenden Kräften ein Abschnitt des Stabes ein
Spiegelbild des anderen darstellt; jedes Ende ist praktisch ein
Ausleger, wobei die auf die Enden wirkenden Lasten einander
entgegengesetzt gerichtet sind. Dadurch mißt ein Paar Sensoren
14, 15 (Fig. 1), die an den Momentenhöhepunkten des Stabes
angeordnet sind, nur eine direkte Spannungskraft. Bei einem
gleichmäßigen Stab liegt der Momentenhöhepunkt in der Mitte
der Stablänge.
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Jeder beliebige Sensor 14, 15 reicht aus, jedoch ist für das
System lediglich ein Dehnungsmeßstreifen erforderlich, da es
nur den geringen Betrag der Dehnung der Aufhängestäbe 3, 5
mißt. Jeder Sensor kann so an dem Stab angebracht werden, daß
er die Spannung in dem Stab mißt und den Stab in keiner Weise
trägt. Wenn ein Dehnungsmeßstreifen verwendet wird, kann er
direkt am äußeren Abschnitt des Stabes angebracht werden. Wenn
gewünscht, kann eine Meßdose so in dem Stab angebracht werden,
daß sie die Last sowohl wägt als auch trägt.
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Es muß ein Sensor an jedem von wenigstens zwei Stäben
vorhanden sein, wobei die Stäbe an einander gegenüberliegenden
Seiten der Durchbiegungsmitte der Kabine 16 so angeordnet sind&sub1;
daß die kürzeste, diese Stäbe verbindende Linie durch die
Durchbiegungsmitte läuft; da mit der Messung des Gewichtes an
zwei beliebigen Ecken das Gewicht der Kabine unabhängig davon
ermittelt wird, wo sich die Last in der Kabine befindet,
müssen Sensoren nur an Stäben in zwei der vier Ecken angebracht
werden. Dies ist in US-Patent Nr. 4,330836 von Donofrio et
al., erteilt am 18. Mai 1982, dargestellt. Sensoren können,
wenn gewünscht, an mehr als zwei Stangen angebracht werden.
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Bei der Pendelkabine hängen die Kompensationsseile 17 und das
Steuerkabel 18 von dem Kabinengestell herunter, d.h. an dem
unteren Balken, und nicht von der Kabine. Dadurch wird das
Gewicht der Kompensationsseile 17 und des Steuerkabels 18
unterhalb des Bodens nicht gemessen, da sie die Aufzugkabine
umgehen; jedoch wird mit der Erfindung das Gewicht der
Kompensationsseile und des Steuerkabels bei Aufzugkabinen gemessen, bei
denen das Steuerkabel und die Kompensationsseile am
Kabinenboden angebracht sind, und bei Aufzugkabinen, bei denen der
Kabinenboden mit dem unteren Balken 10 verbunden ist. Auch
Schachtseile 19 werden nicht gewägt, da sie nicht direkt mit
der Kabine verbunden sind (nicht dargestellt). Ausgänge der
Sensoren 14, 15 werden an Meßbrücke 20 oder eine andere
geeignete Schaltung abgegeben.