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

wobei o _t die Kreisfrequenz des Trägersignals ist. Aus den Zeigerdiagrammen wird deutlich, dass sich sowohl die Spannung U _t , mit der die Spulen 26a-d von der Wechselstromquelle gespeist werden, als auch die Messspannung U _m 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

U _m und die Spannung des Trägersignals U _t 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 U _m gegenüber der Phase des

Trägersignals der ersten Spule einen Winkel von 90° auf. Mathematisch ergibt sich folgender Sachverhalt: U _m = U _t sin 2p

· 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

Für

Für

Für

Durch Einsetzen der Abschnitte ergibt sich folgende Gesamtfunktion für das Messsignal: U _m

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 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 =

- 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