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Die Erfindung betrifft eine Statorschiene für eine entlang einer Aufzugachse verlaufende Schachtstrecke einer mit einem Linearmotor angetriebenen Aufzuganlage sowie ein Verfahren zur Demontage eines Schienensegments aus einer solchen Statorschiene.
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Ein neuer Typ von Aufzuganlagen, wie er beispielsweise in der
WO 2012/045606 beschrieben ist, verwendet einen Linearmotor zum Antrieb der Aufzugkabinen innerhalb des Aufzugsschachtes. Dabei ist ein Stator des Linearmotors als Primärteil an der Wand des Aufzugsschachtes befestigt und ein Läufer als Sekundärteil an der zu bewegenden Aufzugkabine. Diese Antriebsweise ermöglicht es, gleichzeitig mehrere Fahrkörbe im gleichen Schacht unabhängig voneinander zu verfahren.
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Unter anderem, weil die Statorelemente ein verhältnismäßig großes Gewicht aufweisen, werden häufig mehrere in Reihe verbaute Spuleneinheiten in einem Statorschienensegment zusammengefasst, das jeweils separat an der Schachtwand befestigt wird. Mehrere benachbart entlang der Aufzugsachse mit der Wand verbundene Statorschienensegmente bilden dann die Statorschiene aus.
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Häufig werden Schienensegmente eingesetzt, die neben einem Statorelement aus mehreren Spuleneinheiten zusätzlich auch einen Teil einer Führungsschiene, einer Bremsschiene und/oder einer Fangschiene aufweisen. Die Schienensegmente müssen dann nicht nur ihr Eigengewicht, sondern auch Kräfte aus der Fahrdynamik aus und thermischer Verformung (beispielsweise beim Statorbetrieb) aufnehmen und gegen die Schachtwand abstützen.
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Die eingebrachten Kräfte können zu Verformungen der einzelnen Schienensegmente und damit auch zu Verschiebungen oder Verdrehungen beispielsweise der Statorelemente zueinander führen. Gleichzeitig ist aber die Anforderung an den definierten Luftspalt zwischen dem Stator und dem Läufer des Linearmotors, der die Aufzugkabine antreibt, hinsichtlich einer Positionsgenauigkeit sehr hoch.
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Eine Entstehung von Absätzen zwischen den Statorelementen benachbarter Statorschienensegmente ist daher nur in einem sehr kleinen Ausmaß tolerierbar. Bei bekannten Aufzuganlagen wird dem Rechnung getragen, indem jedes Schienensegment, vorzugsweise in der Nähe seiner beiden Berandungen in Aufzugrichtung, an zwei Stellen an der Schachtwand gelagert ist. Typischerweise ist an einem Befestigungspunkt ein Festlager, an einem weiteren Befestigungspunkt ein Loslager mit einem Freiheitsgrad in Aufzugrichtung vorgesehen.
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Eine solche Statorschiene ist allerdings aufwändig in der Wartung und stellt sehr hohe Anforderungen an die Einhaltung der benötigten, sehr eng bemessenen Toleranzenkette.
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Ausgehend von dieser Überlegung ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Statorschiene bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Statorschiene mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 14. Bevorzugte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Statorschiene für eine entlang einer Aufzugachse verlaufende Schachtstrecke einer mit einem Linearmotor angetriebenen Aufzuganlage bereitgestellt. Die Statorschiene weist wenigstens zwei, insbesondere eine Mehrzahl, nacheinander entlang der Aufzugachse angeordnete Schienensegmente mit jeweils einer oder mehreren den Stator ausbildenden Spuleneinheiten auf.
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Dabei ist jedes der Schienensegmente, insbesondere an einem oder zwei Befestigungspunkten, mit der Schachtwand verbunden. Benachbarte Schienensegmente weisen in Aufzugrichtung einen Abstand, insbesondere einen Segmentabstand, zueinander auf, der insbesondere ausgebildet ist, ein thermisches Ausdehnen des Schienensegments und/oder ein Setzen des Aufzugsschachts zu kompensieren.
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In Aufzugrichtung ist zwischen einander zugewandten Berandungen benachbarter Schienensegmente, insbesondere entlang des Segmentabstands, wenigstens ein Verbindungselement angeordnet, welches die beiden Schienensegmente zumindest hinsichtlich einer Verschiebung entlang einer Schachtwandnormalen und/oder einer zur Aufzugachse senkrechten Schachtparallelen sowie hinsichtlich einer Drehung um die Schachtwandnormale und/oder um die Aufzugachse zueinander zumindest im Wesentlichen festlegt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Demontage eines Schienensegments aus einer Statorschiene, die gemäß einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist, bereitgestellt. Vorzugsweise wird dabei ein auszutauschendes Schienensegment entnommen, während die benachbarten Schienensegmente montiert bleiben. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: (a) Lösen der festen Verbindung, insbesondere des Fest- oder Loslagers, am Befestigungspunkt des Schienensegments, (b) Anheben eines Montageflanschs in der Hebelausnehmung für jedes Verbindungselement des einen der benachbarten Schienensegmente, und (c) Abführen des zu demontierenden Schienensegments wenigstens im Wesentlichen weg von der Schachtwand. Gemäß einer Ausführung kann dazu auch ein Anheben des Montageflanschs in der Hebelausnehmung an jedem Verbindungselement desjenigen benachbarten Schienensegments nötig sein, welches an der anderen Berandung des einen Schienensegments angeordnet ist.
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Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zu Grunde, dass es aufwändig ist, die geforderten engen Toleranzen zur Einhaltung eines definierten Luftspalts am Linearmotor zu erreichen bzw. im Betrieb einzuhalten, wenn die einzelnen Schienensegmente der Statorschiene separat, d. h. im Wesentlichen unabhängig voneinander, an der Wand befestigt werden.
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Bei dieser separaten Montage muss beim Befestigen jedes Schienensegments zugleich eine Ausrichtung der Statorelemente an denen der benachbarten Schienensegmente erfolgen, was gegebenenfalls eine kleine, aber doch umständliche Anpassung der jeweiligen Montageposition erfordern kann.
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Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, sowohl die Ausrichtungsgenauigkeit eines Schienensegments als auch dessen Verformung im Betrieb auf die benachbarten Schienensegmente zu übertragen. Dies wird mittels des Verbindungselements erreicht.
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Das Verbindungselement verhindert zunächst die Entstehung von Absätzen und die daraus folgende Motorspaltverringerung (insbesondere um den Versatzwert), wenn der Läufer den Absatz überquert. Darüber hinaus erhöht das Verbindungselement aber auch die Steifigkeit der Statorschiene durch die Kraft- und Momentenübertragung auf das jeweils verbundene, benachbarte Schienensegment.
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Eine Abstützung benachbarter Schienensegmente aneinander und die damit verbundene Kraft- und Momentenübertragung entlang der Statorschiene (über die einzelnen Schienensegmente hinweg) kann zudem eine Reduktion der Anzahl der Befestigungspunkte der einzelnen Schienensegmente ermöglichen, so dass nicht jedes Segment zwei Befestigungspunkte (Fest- und Loslager) benötigt, gegebenenfalls sogar nur eines oder keines.
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Die Kopplung benachbarter Schienensegmente mittels des Verbindungselements kann als Ausrichtungsgrundlage der beiden Schienensegmente aneinander dienen und damit einen zweiten Befestigungspunkt an wenigstens einem der Schienensegmente ersetzen.
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Um einen möglichst einfachen Aufbau der Verbindung zwischen den benachbarten Schienensegmenten zu ermöglichen, weist gemäß einer Ausführung eines der benachbarten Schienensegmente das Verbindungselement auf, und das andere der benachbarten Schienensegmente an einer dem Verbindungselement zugewandten Berandung eine Verbindungausnehmung zur Aufnahme des Verbindungselements.
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Mit dem Begriff Berandung kann vorliegend insbesondere eine Außenseite und/oder eine äußere Begrenzung des Schienensegments gemeint sein, die zu dem benachbarten Schienensegment hin ausgerichtet bzw. orientiert ist.
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Um eine flexible Montage und Demontage der Statorschiene zu ermöglichen, weisen gemäß einer alternativen Ausführung die benachbarten Schienensegmente an den einander zugewandten Berandungen jeweils eine Verbindungausnehmung zur Aufnahme des, insbesondere separat ausgebildeten, Verbindungselements auf. Eine gute Demontierbarkeit der Statorschiene und insbesondere der einzelnen Schienensegmente ist im Hinblick auf eine einfache Wartung, beispielsweise einen einfachen Austausch eines verschlissenen Schienensegments, wünschenswert.
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Gemäß einer Ausführung weist die Verbindungsausnehmung eine Gleitlagerbuchse mit einer in Aufzugrichtung verlaufenden Lagerachse auf. Vorzugsweise ist das Verbindungselement in dieser Gleitlagerbuchse mit einer, insbesondere im Wesentlichen an der gesamten Lagerfläche, anliegenden Lagerpassung gelagert. So kann die Ausrichtung der benachbarten Schienensegmente aneinander sehr genau erfolgen.
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Die Festlegung der benachbarten Schienensegmente zueinander hinsichtlich einer Drehung um die Aufzugachse kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, insbesondere mittels einer Rille oder eines Keils am Verbindungselement und seiner Verbindungsausnehmung. Gemäß einer Ausführung weist das Verbindungselement eine Keilwelle auf, zu deren Aufnahme insbesondere die Gleitlagerbuchsen der Verbindungsausnehmungen ausgebildet sind.
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Eine Drehung der benachbarten Schienensegmente zueinander um die Aufzugachse kann gemäß einer Ausführung aber auch verhindert werden, indem zwischen den benachbarten Schienensegmenten zwei voneinander horizontal quer zur Aufzugachse beanstandete Verbindungselemente vorgesehen sind. Dann ist es bezüglich dieser Anforderung auch möglich, dass das Verbindungselement im Lagerbereich zylindrisch, und dementsprechend eine gegebenenfalls vorhandene Lagerbuchse hohlzylindrisch, ausgebildet ist.
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Um eine relative Drehung benachbarter Schienensegmente um die Aufzugachse möglichst umfassend zu vermeiden, sind gemäß einer Ausführung die beiden Verbindungselemente auf unterschiedlichen Seiten des Stators angeordnet, vorzugsweise jeweils mit einem möglichst großen Quer-Abstand zum Verlauf der Statorschiene.
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Ein günstiger Aufbau der Verbindung zwischen den benachbarten Schienensegmenten kann erreicht werden, indem gemäß einer Ausführung die Verbindungselemente jeweils eine zylindrische Welle, insbesondere einen Bolzen, aufweisen, zu deren Aufnahme die Gleitlager der Schienensegmente ausgebildet sind.
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Um die Montage der Statorschiene und insbesondere auch die Demontage einzelner Schienenelemente der Statorschiene zu erleichtern, erstreckt sich gemäß einer Ausführung zwischen der Verbindungausnehmung und einer Seitenwand wenigstens eines der benachbarten Schienensegmente eine Hebelausnehmung in Aufzugrichtung entlang eines Hebelwegs. Gemäß dieser Ausführung ist in der Hebelausnehmung ein Montageflansch angeordnet, der mit der zylindrischen Welle verbunden ist.
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Um trotzdem weiterhin einen Verformungsausgleich entlang der Aufzugsachse zu ermöglichen, ist gemäß einer Ausführung der Hebelweg entlang der Aufzugachse größer als die (insbesondere durch einen Anschlag der Hebelausnehmung begrenzte) Erstreckung der zylindrischen Welle in der Verbindungausnehmung des anderen der benachbarten Schienensegmente.
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Gemäß einer Ausführung ist die Bewegung des Verbindungselements entlang der Aufzugachse durch den Hebelweg begrenzt. Dabei können sich die Verbindungausnehmungen entlang der Aufzugachse so weit erstrecken, dass das Verbindungselement einen jeweiligen Ausnehmungsboden nicht erreichen kann. Insbesondere wenn die Aufzugsachse - wie im Normalfall - vertikal verläuft, kann eine solche Ausführung sicherstellen, dass ausreichend Spiel in Aufzugrichtung bereitsteht, um den vorgesehenen Segmentabstand nötigenfalls beim Ausgleich gegen Verformungen der Schienensegmente auszunutzen.
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Das Vorsehen eines oder zweier Verbindungselemente zwischen zwei benachbarten Schienensegmenten kann einen zweiten Befestigungspunkt für die meisten oder gar für alle Schienensegmente überflüssig machen. Für diesen Fall ist gemäß einer Ausführung eine Statorschiene vorgesehen, die mehrere, insbesondere ausschließlich, Schienensegmente aufweist, welche an nur einem Befestigungspunkt mit der Schachtwand verbunden sind. Vorzugsweise weist dieser dann auch nur ein Befestigungselement zur Verbindung mit der Schachtwand an Befestigungspunkt auf.
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Um die schachtseitige Installation der Aufzuganlage zu vereinfachen, können gemäß einer Ausführung die Schienensegmente zusätzlich ein Führungsschienensegment der Schachtstrecke aufweisen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen, teilweise in schematisierter Darstellung,
- 1 eine Statorschiene nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung mit mehreren Schienensegmenten, die jeweils mittels zweier Verbindungselemente verbunden sind, in einer seitlichen Schnittansicht durch die Schachtwand, und ausschnittsweise in einer vergrößerten Detailansicht; und
- 2 den Ausschnitt aus der Detailansicht in 1 in einer rückwärtigen Schnittansicht.
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In 1 ist eine an einer Schachtwand 1 einer Aufzuganlage 2 befestigte Statorschiene 4 in einem Ausschnitt mit mehreren Schienensegmenten 6.1 bis 6.4 gezeigt, wobei eine seitliche Schnittansicht entlang einer Aufzugachse Z durch die Schachtwand 1 dargestellt ist.
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Die Schienensegmente 6 weisen jeweils eine Mehrzahl von Spuleneinheiten 10.1 bis 10.4 (im Ausführungsbeispiel sind exemplarisch vier dargestellt) auf, welche einen Primärteil 12 eines Linearmotors 14 der Aufzuganlage 2 ausbilden.
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An der Schachtwand 1 befestigt ist jedes der dargestellten Schienensegmente 6 - beispielsweise mittels einer Schraubverbindung 16 oder mittels einer anderen geeigneten Befestigung - an einem einzigen Befestigungspunkt 18, an welchem im Normalfall ein Festlager ausgebildet ist.
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In der Darstellung der 1 sind nur Schienensegmente 6 dargestellt, welche nur an einem Befestigungspunkt 18 mit der Schachtwand 1 verbunden sind. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass die Statorschiene 4 auch Schienensegmente aufweist, welche an zwei Befestigungspunkten mit der Schachtwand 1 verbunden sind.
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Die Aufzuganlage 2 weist zudem wenigstens eine Aufzugkabine 20 auf, die entlang der Aufzugachse Z in beiden Aufzugrichtungen z verfahrbar ist. Zum Antrieb der Aufzugskabine 20 weist diese einen mit Permanentmagneten ausgebildeten Läufer 22 als Sekundärteil 24 des Linearmotors 14 auf. Zwischen dem Sekundärteil 24 und den Primärteil 12 muss für einen zuverlässigen Betrieb der Aufzuganlage 2 ein definierter, verhältnismäßig eng tolerierter Luftspalt - möglichst in allen Betriebszuständen - erhalten bleiben.
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Dem Erhalt eines konstanten Luftspalts entgegen wirken allerdings Gewichtskräfte der Schienensegmente 6 selbst und der Aufzugskabine 20 sowie dynamische Kräfte aus dem Verfahren, Beschleunigen und Abbremsen der Aufzugkabine 20; außerdem gegebenenfalls thermische Verformungen der einzelnen Schienensegmente 6.
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Um dem Entstehen von Absätzen zwischen benachbarten Schienensegmenten 6 entgegenzuwirken, ist bei jedem benachbarten Paar von Schienensegmenten (beispielsweise 6.3 und 6.4) eine Verbindungsbaugruppe mit zwei Verbindungselementen 26 (vgl. 2, Bezugszeichen 26.1 und 26.2) zwischen den einander zugewandten Berandungen 28 der jeweiligen Schienensegmente 6 angeordnet.
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Der detaillierte Aufbau des Verbindungselements 26 ist der 1 in der Detaildarstellung A zu entnehmen. Das Verbindungselement 26 weist eine zylinderförmige Welle 30 auf, die als Bolzen ausgebildet ist. Der Bolzen 30 ist in beiden benachbarten Schienensegmente 6.3 und 6.4 in der jeweiligen Verbindungsausnehmung 32.3 bzw. 32.4 aufgenommen und jeweils an einer Gleitlagerbuchse 34.3 und 34.4 gelagert.
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Die Verbindungausnehmungen 32 erstrecken sich jeweils entlang der Aufzugachse Z, ausgehend von der zugehörigen Berandung 28. Von der Verbindungausnehmung 32 ausgehend erstreckt sich hin zur Schachtwand 1 jeweils eine Hebelausnehmung 36. An den Bolzen 30 ist ein Montageflansch 38 geschraubt, der sich durch die Hebelausnehmung 36.3 zur Schachtwand 1 hin erstreckt.
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Die Schienensegmente 6.3 und 6.4 sind derart zueinander angeordnet, dass sie entlang der Aufzugachse Z einen Abstand 40 voneinander aufweisen, der insbesondere einen Ausgleich thermischer Verformung im Betrieb und/oder einen Ausgleich einer Setzbewegung des Gebäudes dient.
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In 2 ist der Ausschnitt aus der Detailansicht A gemäß 1 in einer rückwärtigen Schnittansicht, d. h. von der Schachtwand 1 aus, dargestellt. Dieser Ansicht kann entnommen werden, dass beiderseits des aufgrund der Perspektive nicht sichtbaren Primärteils 12, also beiderseits der Spulenschnittstellen 42 jeweils ein Verbindungselement und 26.1 bzw. 26.2 angeordnet ist.
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Die jeweiligen Hebelausnehmungen 36.3 a, 36.3 b, 36.4 a und 36.4 b sind in der dargestellten Schnittansicht eigentlich verborgen, jedoch zur Verdeutlichung mit gepunkteten Linien in 2 aufgenommen. In den oberen Hebelausnehmungen 36.3 ist jeweils der Montageflansch 38.1 bzw. 38.2 angeordnet.
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Sowohl in 1 als auch in 2 ist jeweils die Baugruppe aus dem Bolzen 30 und dem Montageflansch 38 mit einer gestrichelten Linie in einer oberen Maximalposition eingezeichnet. Die mit durchgehender Linie eingezeichnete Position entspricht einer unteren Maximalposition entlang der jeweiligen Hebelausnehmung 36. Ein möglicher Verfahrweg des Montageflansches 38 in der Hebelausnehmung 36 entspricht einem Hebelweg 37. Der Hebelweg 37 entspricht damit auch derjenigen Länge des Bolzens 30, um die der Bolzen aus der Gleitlagerbuchse 34.4 ausgehoben werden kann, um die Verbindung zu lösen.
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Nachfolgend ist anhand der Detaildarstellung A in 1 und der Darstellung der 2 die Funktionsweise der dargestellten beispielhaften Ausführung der Statorschiene 4 näher erläutert.
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Bei der Montage der Statorschiene 4 können die einzelnen (benachbarten) Schienensegmente 6 nacheinander am jeweiligen Befestigungspunkt 18 mit der Wand verbunden werden. Dazu ist vorzugsweise der Bolzen 30 in der oberen, gestrichelt dargestellten Position fixiert oder zumindest gehalten.
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Wenn die benachbarten Schienensegmente 6 dann mit dem vorgesehenen Segmentabstand 40 zueinander an der Wand befestigt sind, kann der Monteur an dem Montageflansch 38 den Bolzen 30 in die unteren, mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Position verfahren, sodass der Bolzen 30 auch in der unteren Gleitlagerbuchse 34.4 aufgenommen ist und darüber die Verbindung zwischen den benachbarten Schienensegmenten 6 hergestellt ist. Dies gilt selbstverständlich für beide Bolzen 30.1 und 30.2.
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Zur Demontage eines einzelnen - beispielsweise aufgrund von Verschleiß auszutauschenden - Schienensegments 6 können in umgekehrter Weise beide Bolzen 30.1 und 30.2 in die obere Position gebracht werden. Dann verlässt der jeweilige Bolzen 30 die untere Gleitlagerbuchse 34, sodass die Verbindung zum benachbarten Schienensegmente 6.4 gelöst ist. Gegebenenfalls kann zuvor die Schraubverbindung 16 an den Befestigungspunkt 18 leicht gelöst werden, sodass ein Herausdrehen des Schienensegmente 6.3 und eine anschließende finale Lösung der Schraubverbindung möglich ist. Alternativ kann die Schraubverbindung zuerst gelöst werden und dann das Schienensegmente 6.3 einfach von der Wand weg abgehoben werden (vergleiche gestrichelter Pfeil in Detail A von 1). Der Hebelweg 37 bestimmt die maximal mögliche Aufnahmetiefe des Bolzens 30, bei welcher der Bolzen aus der Gleitlagerbuchse 34.4 noch vollständig ausgehoben werden kann, um die Verbindung zu lösen.
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Die in 2 stellvertretend für das nicht sichtbare Primärteil 12 dargestellten Spulenschnittstellen 42.3 und 42.4 können im verbundenen Zustand der beiden Schienensegmente 6 nur entlang der Aufzugachse Z zueinander bewegt werden. Kräfte aus Betrieb oder Verformung in andere Richtungen werden zumindest im Wesentlichen von den Verbindungselementen 26.1 und 26.2 aufgenommen. Die Ausbildung von Absätzen zwischen den Statorelementen 6 der beiden Schienensegmente kann dadurch in vorteilhafter Weise minimiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schachtwand
- 2
- Aufzuganlage
- 4
- Statorschiene
- 6
- Schienensegment
- 10
- Spuleneinheit
- 12
- Primärteil
- 14
- Linearmotor
- 16
- Schraubverbindung
- 18
- Befestigungspunkt
- 20
- Aufzugskabine
- 22
- Läufer
- 24
- Sekundärteil
- 26
- Verbindungselement
- 28
- Berandung
- 30
- zylinderförmige Welle (Bolzen)
- 32
- Verbindungsausnehmung
- 34
- Gleitlagerbuchse
- 36
- Hebelausnehmung
- 37
- Hebelweg
- 38
- Montageflansch
- 40
- (Segment-)Abstand
- 42
- Spulenschnittstellen
- X
- Schachtwandnormale
- Y
- horizontale Schachtwandparallele
- Z
- Aufzugachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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