Tecnologia di misura HEIDENHAIN per l'ascensore del futuro

REPORT TECNOLOGICO

Per spostarsi in verticalee orizzontale senza caviTecnologia di misura HEIDENHAIN per l'ascensore del futuro

Per spostarsi in verticale e orizzontale senza cavi
I costruttori di ascensori stanno già lavorando alla realizzazione diquesto progetto futuristico: una cabina non più azionata da cavi.
E HEIDENHAIN fornisce la tecnologia di misura necessaria perrendere il funzionamento sicuro e confortevole.
La maggior parte delle persone definisce con il termine "ascensore" una cabina appesa
a cavi che trasporta verso l'alto o verso il basso persone o carichi. Questa tecnologia
è oramai indispensabile nella nostra realtà quotidiana e raggiunge considerevoli
standard in termini di velocità, comfort di marcia e sicurezza. Nei grattacieli moderni,
gli ascensori a cavo si spostano, infatti, con velocità superiori a 10 m/s e raggiungono
altezze di oltre 400 m.
La moderna tecnologia di misura e regolazione con trasduttori rotativi HEIDENHAIN
destinata specificatamente ai sistemi di sollevamento assicura fasi di accelerazione e
decelerazione particolarmente dolci, corsa uniforme e arresti precisi.
In questo modo i passeggeri avvertono appena la partenza e la frenata dellacabina. Inoltre, l'ascensore si ferma in modo che la sua base si trovi perfettamentea livello del pavimento del piano scelto per evitare di inciampare. Considerato
l'enorme numero di passeggeri che ogni giorno utilizzano l'ascensore, il sistema
di sollevamento a cavo rientra tra i mezzi di trasporto più sicuri al mondo. Ci sonotuttavia ottimi motivi per promuovere l'evoluzione di questa tecnologia.

Ascensori di nuova concezione per edifici sempre più grandi
I moderni ascensori a cavo presentano due limitazioni costruttive essenziali: acausa del peso del cavo stesso, è pressoché impossibile incrementare le altezze
di trasporto raggiunte e di norma per ogni vano può salire o scendere soltanto una
cabina, riducendo così notevolmente il numero di passeggeri trasportabili. Tuttavia
gli sviluppi conseguiti nella realizzazione di grandi progetti

2edili pongono nuove sfide: gli architetti si spingono sempre più in alto e costruiscono complessi edilizi sempre più ampi, conafflussi sempre maggiori di visitatori e in diversi ambiti: unità residenziali, aree industriali, centri commerciali o infrastrutture
per il tempo libero come centri di fitness, cinema, ristoranti, bar ecc. La complessa struttura modulare e statica di tali edifici
fanno allo stesso tempo lievitare i costi cercando di ottenere per quanto possibile più superfici utilizzabili e meno superfici diservizi.

Con un numero crescente di passeggeri, i sistemi di sollevamento a cavodi tipo tradizionale necessitano
di maggiori superfici di trasporto sotto
forma di vani supplementari
e di ascensori aggiuntivi
oltre determinate altezze.

Trasduttore rotativo HEIDENHAIN AEF 1323 con interfaccia
EnDat 2.2 e connessioni per un sensore termico del motore:
regolazione motore dinamica negli ascensori a cavo per partenza
dolce, accelerazione continua, trasporto confortevole e privo disollecitazioni meccaniche, decelerazione graduale e arresto preciso alla posizione di destinazione.

Per ottenere in tali megaedifici del futuro le necessarie prestazioni in termini di passeggeri e percorsi con l'attuale
tecnologia di sollevamento a cavo, sarebbe necessario pianificare molti vani e, a partire da una determinata altezza, anche
ascensori aggiuntivi. Questo andrebbe ovviamente a discapito della preziosa superficie utilizzabile. E siccome le capacità dipasseggeri vengono calcolate sulla base dell'utilizzo massimo, gli ascensori verrebbero impiegati per la maggior parte delREPORT TECNOLOGICO
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tempo soltanto a carico ridotto. Poiché in un edificio destinato ad ospitare uffici occorre prevedere ad esempio la capacità
per le ore di maggior impiego all'inizio e alla fine dell'attività lavorativa, durante il resto della giornata è sufficiente un numero
inferiore di cabine. Per questo i costruttori di ascensori sono alla ricerca di soluzioni alternative che non limitino l'altezza ditrasporto e con capacità di passeggeri maggiori e anche flessibili.

I sistemi di misura angolari assoluti come AMO
WMKA con scansione esterna sono indicati per lamisurazione di posizione particolarmente precisa dimotori torque dai diametri elevati.

Un futuro senza cavi
Per intraprendere nuove strade e adottare soluzioni innovative occorre eliminare quanto non più necessario. I costruttori
di ascensori stanno riflettendo su questa possibilità, ossia di eliminare i cavi e di realizzare ascensori senza cavi. Questo
approccio sfrutta la tecnologia sviluppata per il Transrapid, il treno a levitazione magnetica impiegato in Germania per iltrasporto ad alta velocità. Gli ascensori del futuro, infatti, saranno azionati direttamente con l'aiuto della tecnologia dei
motori lineari. La cabina è equipaggiata con magneti passivi, mentre nel vano dell'ascensore si trova lo statore attivo diviso
in segmenti. Grazie all'alimentazione di questi segmenti singoli, diverse cabine possono spostarsi in modo indipendente in
un vano.
Oltre al movimento verticale, questo sistema di azionamento consente anche movimenti orizzontali. Il movimentoorizzontale permette di utilizzare la nuova tecnologia in megaedifici e in grandi complessi edilizi connessi tra loro anche
per percorsi di lunghezza crescente nel piano. Dopo una corsa in orizzontale, la cabina potrebbe poi proseguire salendo oscendendo in un altro vano di una diversa parte dell'edificio.

La necessità di una tecnologia di misura innovativa
Il nuovo sistema di trasporto richiede una tecnologia di misura appropriata, da un lato per determinare le informazioni diposizione per la regolazione della velocità della cabina, dall'altro per il posizionamento e la regolazione di uno snodo quando
si passa dalla corsa verticale a quella orizzontale. La grande sfida per il comando motore nel movimento lineare consistenelle ampie tolleranze necessarie tra guida e cabina, dovendo predisporre allo stesso tempo un'elevata qualità del segnale
per la regolazione dell'azionamento diretto. Perché soltanto eccellenti segnali di misura riducono le vibrazioni, consentono
corse dinamiche, incrementano nettamente la regolarità di funzionamento e prevengono sviluppo aggiuntivo di calore. Un
altro requisito importante è il comfort di marcia, in quanto la partenza e la decelerazione devono essere appena percettibili
per i passeggeri. E non da ultimo il cambio di direzione da verticale a orizzontale e viceversa deve essere ovviamente molto
preciso, sicuro e fluido.

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Gli ascensori senza cavi possono spostare con elevata flessibilità diverse cabine in un vano e farle avanzare nel vanoorizzontale non soltanto per la manovra di scartamento ma anche per collegare tra loro edifici adiacenti.

La soluzione HEIDENHAIN per queste esigenze complesse è LINA 200, il sistema di misura lineare induttivo assoluto con
caratteristiche speciali. La riga assoluta presenta due tracce con periodi del segnale differenti impiegati per calcolare il valoredi posizione assoluto. L'interfaccia EnDat 2.2 trasmette questo valore di posizione altamente preciso in modo puramente
digitale all'elettronica successiva. Una particolarità della riga graduata consiste nella disposizione delle due tracce che non si
trovano in un piano ma sono contrapposte. Il design a U della riga appositamente realizzato per tale applicazione consente
non solo la scansione del supporto su entrambi i lati, ma la costruzione a doppia parete protegge anche la graduazione
e la scansione da influenze meccaniche ed elettromagnetiche. Inoltre, questo tipo di struttura garantisce un peso ridotto
con massima rigidità. La struttura a U presenta quindi considerevoli vantaggi in termini di resistenza meccanica della riga
graduata e stabilità dei segnali encoder.

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Sistema di misura lineare di nuova concezione per la regolazione sofisticata del motore lineare
Il corpo della riga graduata di LINA 200 con una lunghezza complessiva di 2.400 mm è fissato alla cabina. È composto daquattro segmenti con corsa utile di circa 600 mm ciascuno, che vengono tastati da testine disposte a cascata nel vano,permettendo di rilevare la posizione sull’intero tratto della corsa. Nonostante le considerevoli tolleranze di guida di ±5 mm
o ±4 mm, LINA 200 raggiunge un passo di misura di 2 µm circa. Fornisce pertanto in maniera affidabile non solo segnali diposizione altamente accurati per la regolazione del motore dell’ascensore senza cavi, ma offre anche tolleranze sufficienti
per garantire un montaggio pratico nel vano dell’ascensore e per compensare le oscillazioni dell’edificio.
In termini di dinamica e comfort di marcia, il sistema LINA 200 messo a punto per l’ascensore senza cavi raggiunge anchevalori di picco. Nei primi test erano normali velocità di marcia di 6 m/s e in laboratorio LINA 200 forniva valori di posizione
affidabili fino a velocità di marcia di 18 m/s. Con marcia lenta e in accelerazione, dopo e durante la decelerazione prima diun arresto, l’elevata risoluzione dei valori di posizione di 18 bit con una corsa utile di circa 600 mm garantisce un movimento
dolce e molto piacevole.

L’interfaccia EnDat fornisce dati diagnostici
I segnali delle testine di scansione sono inoltre così stabili e così ripetibili che i valori diagnostici definiti nel protocollo
EnDat per la qualità del segnale consentono di trarre conclusioni sulle tolleranze meccaniche delle barre di guida. Il
sistema di misura lineare LINA 200 permette non solo di controllare il motore ma fornisce anche in modo continuo i dati
per la diagnostica o il monitoraggio di stato della meccanica. Possono così essere identificati gli errori lineari durante ilfunzionamento.
In questa applicazione l’interfaccia puramente digitale EnDat 2.2 offre tuttavia un altro importante vantaggio per quantoriguarda la sicurezza. Come di consueto, intorno ai motori lineari si formano forti campi elettromagnetici. L’interfaccia
EnDat 2.2 vanta un’elevata compatibilità elettromagnetica e, rispetto alla trasmissione tradizionale dei dati con segnalianalogici, garantisce una trasmissione sicura delle informazioni anche in tali condizioni.
L’interfaccia EnDat 2.2 per sistemi di misura assoluti non è disponibile soltanto nei sistemi di feedback per applicazioni
specifiche qui descritti ma anche per sistemi di misura destinati ai sistemi di sollevamento a cavo convenzionali. In tali
applicazioni, i sistemi di misura con interfaccia EnDat 2.2 completano il rilevamento dei valori di posizione con informazioni
aggiuntive, ad esempio la diagnostica dei segnali di scansione dell’encoder per il monitoraggio permanente dello stato
oppure il rilevamento della temperatura nell’avvolgimento del motore.

Sistemi di misura angolari per il posizionamento dello snodo
Per il cambio di direzione dalla corsa verticale a quella orizzontale e viceversa, nell’area in cui si congiungono i vani sia gli
statori attivi con testine di scansione nel vano sia i magneti passivi con riga graduata sulla cabina devono essere ruotati
esattamente di 90°. Nel vano è predisposto a tale scopo uno snodo azionato da un potente motore torque. Per un cambio
di direzione fluido è fondamentale il posizionamento dello snodo nell’area di incrocio dei vani. Soltanto se i componenti

6lineari dello snodo funzionano con precisione, è infatti possibile modificare la direzione di movimento con sicurezza, senzasbalzi e oscillazioni.
Il rilevamento di posizione necessario per regolare il motore torque durante il movimento di rotazione è affidato a unsistema di misura angolare assoluto modulare HEIDENHAIN che, come LINA 200, dispone di una interfaccia EnDat 2.2 dielevate prestazioni. Il sistema di misura angolare, costituito da un segmento di nastro graduato e dalla relativa elettronica
di scansione, fornisce al sistema di regolazione del motore tutti i dati necessari per determinare la posizione effettiva dellosnodo. Mette inoltre a disposizione in formato digitale e con risoluzione elevata molteplici informazioni aggiuntive sullo statodell’ascensore.

Cambio di direzione in un ascensore senza cavi

Conclusione
Ancora una volta la tecnologia di misura HEIDENHAIN offre lasoluzione vincente per un’applicazione complessa.
Con l’implementazione del principio di scansione ottimale inuna configurazione encoder su misura per l’applicazione e lecaratteristiche dell’interfaccia EnDat 2.2 digitale, le visioni
diventano realtà.

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Il nuovo sistema di misura lineare LINA 200 per
ascensori senza cavi: in alto la riga graduata aU fissata sulla cabina e in basso una testina discansione per il montaggio nel vano ascensore

HEIDENHAINITALIANA S.r.l.
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1249270-40 · 5 · 02/2019 · H · Printed in Germany