Freni per ascensori ottimizzati per i nuovi standard

Il nuovo sistema rivoluzionario di Mayr riduce al minimo il rumore e massimizza la sicurezza.

di Alexander Hutler e Sebastian Steinart

Questo articolo è stato presentato all'Elevcon 2025 a Lisbona, Portogallo.

Astratto

Ovunque le persone vengano trasportate dagli ascensori, la sicurezza dei passeggeri è la massima priorità. I ​​componenti rilevanti per la sicurezza, come i freni per ascensori, devono quindi soddisfare i più elevati requisiti di qualità. Oltre alla sicurezza, l'attenzione in un ascensore è sempre rivolta al livello di rumorosità, soprattutto per quanto riguarda i freni. Il numero di produttori internazionali di freni per ascensori è limitato, ma il mercato offre diverse soluzioni di smorzamento del rumore per i freni per ascensori. Un nuovo e rivoluzionario sistema di smorzamento dell'azienda tedesca mayr® power transmission non solo rende i freni silenziosi come un sussurro, ma ha anche un effetto collaterale decisivo: garantisce maggiore stabilità e, in determinate circostanze, maggiore sicurezza per l'intera durata di vita. Consente un monitoraggio affidabile, intelligente e innovativo dei freni, senza sensori aggiuntivi. Questo monitoraggio non solo contribuisce a ridurre, o addirittura a evitare completamente, errori e tempi di fermo, ma supporta anche la manutenzione degli ascensori in base al carico di lavoro e la manutenzione automatizzata da remoto.

1. introduzione

Gli ascensori per passeggeri sono ancora oggi uno dei mezzi di trasporto più sicuri. Il basso numero di incidenti che coinvolgono passeggeri e le statistiche relative a guasti e incidenti confermano che i prodotti tecnici di alta qualità, in particolare i componenti di sicurezza che devono superare una procedura di certificazione da parte di un organismo notificato (NB), vengono testati in modo affidabile e preventivo.^[1] Ciò è particolarmente vero per la sicurezza dei freni fail-safe utilizzati negli ascensori. Per questo motivo, i principali produttori prestano la massima attenzione affinché i loro freni di sicurezza soddisfino i più elevati requisiti qualitativi. Tra le altre cose, molti produttori leader eseguono un controllo finale al 100% prima della consegna, durante il quale tutte le caratteristiche tecniche importanti vengono registrate, documentate e assegnate in modo permanente al numero di serie. Lo stato di consegna di ogni singolo freno può quindi essere rintracciato e documentato in qualsiasi momento. Questi set di dati garantiscono il mantenimento dello standard qualitativo per tutta la serie, poiché la sicurezza non ammette compromessi. Inoltre, i freni di sicurezza devono essere sottoposti a un controllo prototipale da parte degli Enti Notificati.

2. Contesto: soluzioni per i freni nel passato e oggi

Le macchine di trazione a ingranaggi con freni a tamburo tradizionali (elettromagneti) hanno dominato il mercato degli ascensori per molti decenni e sono ancora oggi disponibili (Figura 1, a sinistra). I moderni impianti di ascensori senza locale macchina (MRL) richiedono macchine e freni compatti e silenziosi. Inoltre, la tecnologia gearless non solo ha preso il sopravvento sulle macchine a ingranaggi tradizionali, ma le soluzioni a cinghia (invece che a fune) sono diventate più popolari sul mercato oggi (Figura 1, a destra). Velocità più elevate, fino a 10 m/s su specifici ascensori per grattacieli, sono state realizzate in edifici famosi. 

Le condizioni mutevoli incidono sui requisiti di progettazione di diversi componenti di sicurezza, in particolare quelli dei freni.

2.1. Requisiti per i freni secondo gli standard del mercato europeo

• I freni a doppio circuito (tipo a doppia ganascia) nei tradizionali freni a tamburo a molla a prova di guasto erano richiesti dalla norma già da molti decenni, ma molti di essi erano realizzati con un solo solenoide del freno.^[2]
• Un aggiornamento come l'installazione di microinterruttori su modelli così vecchi ha aumentato la sicurezza dei freni.
• I requisiti di protezione contro i movimenti involontari della cabina/la velocità eccessiva dell'ascensore verso l'alto hanno portato l'intero sistema a un ulteriore livello di sicurezza secondo la norma EN 81 A3:2009.
• La nuova norma EN ISO 8100, che sarà introdotta alla fine del 2025, include nuovi requisiti per i freni. D'altro canto, la tecnologia dei freni senza interruttore, con un innovativo dispositivo di monitoraggio integrato nel pacchetto, raggiungerà un livello superiore, consentendo la manutenzione predittiva.

2.2. Cos'altro dovresti prendere in considerazione quando selezioni i freni di sicurezza per le macchine di trazione degli ascensori 

Una selezione o un dimensionamento errati dei freni possono causare gravi lesioni e/o danni materiali. Ecco perché è essenziale che tutte le parti interessate analizzino criticamente i dettagli tecnici del prodotto e lo spettro di prestazioni nella scelta dei freni per ascensori. In tutti i settori industriali importanti in cui esseri umani e macchine lavorano a stretto contatto, ma soprattutto nel settore degli ascensori con trasporto passeggeri, è necessario garantire i più elevati standard di sicurezza.

Se, ad esempio, si verifica un'interruzione di corrente durante un processo, la cabina dell'ascensore deve essere mantenuta ferma durante l'arresto di emergenza con precisione, in modo da non arrecare alcun danno alle persone. Pertanto, è importante escludere definitivamente il rischio di caduta accidentale dei carichi, nonché distanze di arresto eccessive, già in fase di progettazione.^[3] A tal fine è decisiva la corretta scelta dei freni di sicurezza e la loro corretta integrazione nel sistema complessivo.

2.3. Sicurezza dovuta al principio di sicurezza nella costruzione del prodotto

Oltre ad alcune soluzioni di freni idraulici per grattacieli, i freni di sicurezza elettromagnetici a molla secondo il principio fail-safe rappresentano la prima scelta per le applicazioni ascensoristiche, poiché con questi freni la coppia frenante viene applicata in condizioni di diseccitazione (Figura 2). Questi freni forniscono la coppia frenante richiesta anche in caso di arresto di emergenza, interruzione di corrente o interruzione dell'alimentazione elettrica causata, ad esempio, dalla rottura di un cavo.^[4] Per garantire che i freni di sicurezza forniscano un attrito sufficiente e funzionino anche in situazioni di arresto di emergenza con una coppia frenante definita, è necessario un rivestimento di attrito sviluppato appositamente con una corrispondente superficie di controattrito in acciaio. Mentre un rapido controllo della coppia eseguito dai clienti è comune per i nuovi freni per ascensori, un test di durata adeguato non è stato spesso eseguito durante la qualifica. Tuttavia, le combinazioni di attrito, soprattutto nei modelli di freni a basso costo, spesso raggiungono i loro limiti tribologici in determinate condizioni, come l'invecchiamento e in condizioni ambientali particolari. I freni di esperti globali con anni di esperienza sono omologati sul mercato in tutte le condizioni.

2.4. Controllare attentamente le condizioni di applicazione

È importante effettuare un test di qualificazione adeguato e definire con precisione le condizioni di applicazione dei freni prima di effettuare una selezione. Pertanto, gli utenti dovrebbero definire i requisiti dei freni nel modo più preciso possibile, basandosi sui dati tecnici della loro macchina di trazione e della configurazione dell'ascensore. Oltre al limite di coppia inferiore o superiore e alle temperature ambiente, questo include anche il numero di scenari di frenatura dinamica o requisiti speciali per lo spazio di installazione. In questo caso, il sistema modulare standard tecnicamente sofisticato di un produttore di freni può fornire supporto e guida.

3. Silenzioso e costantemente sicuro per tutta la durata del servizio; emissioni acustiche ben al di sotto di 65 dB (A) fino a 5 milioni di cicli di commutazione

Oltre alla sicurezza, anche il livello di rumorosità dei freni per ascensori gioca un ruolo importante nel garantire la facilità d'uso delle macchine di trazione quando installate direttamente nel vano ascensore. Tale installazione è chiamata progettazione di ascensori MRL. I sistemi di smorzamento del rumore in un freno sono componenti di forza che possono contribuire all'effetto di forza del meccanismo di sicurezza. È quindi ancora più importante che questo contributo di forza sia stabile e rimanga costante nel tempo. In caso contrario, è necessario tenere conto delle riserve di sicurezza per tutta la durata di vita utile. Per questo motivo, esperti e ingegneri dei reparti di ricerca e sviluppo dei principali produttori sviluppano costantemente i sistemi di smorzamento dei loro freni e offrono nuove soluzioni tecnologicamente avanzate. Dopotutto, è importante che i freni per ascensori garantiscano sicurezza in modo affidabile in ogni stato operativo e che i rumori di commutazione siano praticamente inesistenti, non solo quando i freni sono nuovi, ma per tutta la loro durata di vita utile. Test a lungo termine confermano che i freni Mayr, ad esempio, funzionano ancora a un basso livello di rumorosità inferiore a 65 dB (A) anche dopo diverse (fino a 5 milioni) manovre di commutazione, e che la necessaria coerenza del sistema di sicurezza non viene compromessa. Ciò è reso possibile, tra le altre cose, da un nuovo sistema di smorzamento brevettato, basato sulla speciale geometria del disco dell'indotto del freno.^[5] Si tratta di una nuova opzione di selezione che si aggiunge all'attuale smorzamento elastomerico regolabile brevettato e offre ulteriori vantaggi.

4. I freni di sicurezza smorzati in metallo garantiscono stabilità della temperatura rispetto ai materiali elastomerici per una maggiore durata e una maggiore sicurezza

Molti sistemi di smorzamento dei freni degli ascensori basati su materiali elastomerici sono soggetti a invecchiamento a causa degli effetti della temperatura e del calore. Ciò può portare a un peggioramento della rumorosità nel tempo e, se i criteri di dimensionamento non vengono adeguatamente presi in considerazione, può persino comportare rischi per la sicurezza.

Nel contesto della nuova norma EN ISO 8100-1/2, i comitati di normazione stanno attualmente discutendo sulle misurazioni giornaliere della forza frenante, con l'obiettivo di contribuire a una maggiore sicurezza. In determinate circostanze, ciò può comportare un aumento dei tempi di fermo per i sistemi elastomerici con il passare del tempo. I comuni sistemi elastici di smorzamento del rumore, come i semplici smorzatori O-ring senza possibilità di regolazione, dovrebbero quindi essere presi in considerazione per i freni degli ascensori solo se si tengono in considerazione parametri di dimensionamento più elevati.

È necessario tenere conto anche delle attuali norme europee EN 81-20/50:2020, che saranno anch'esse sostituite dalla nuova EN ISO 8100-1/2. Il monitoraggio giornaliero della forza frenante può garantire la qualità e individuare i punti deboli del sistema di smorzamento.

Mayr ha aperto nuove possibilità con il nuovo sistema di smorzamento metallico integrato nei suoi freni per ascensori. Il nuovo sistema è particolarmente resistente e insensibile alle basse e alte temperature, essendo metallico/meccanico. Mentre gli elastomeri/plastiche subiscono variazioni a causa delle temperature estreme, il modulo di elasticità del sistema di smorzamento metallico rimane sempre lo stesso (tra 0° e 80° C). Non è necessaria alcuna regolazione meccanica.^[5]

5. Monitoraggio intelligente dei freni senza sensori aggiuntivi

Grazie al nuovo e innovativo sistema di smorzamento metallico, è ora possibile un monitoraggio intelligente e affidabile dei freni anche senza sensori aggiuntivi. Soprattutto nei sistemi con smorzamento elastico, il monitoraggio continuo è possibile solo in misura limitata. Gli effetti della temperatura e dell'invecchiamento degli elastomeri determinano curve di corrente e tensione variabili e contribuiscono al rilevamento di errori e guasti dei sistemi di monitoraggio. Questo monitoraggio avviene in combinazione con gli smorzatori metallici e con il modulo retrofittabile ROBA® brake-checker®, che mayr offre da anni come soluzione intelligente per il monitoraggio sensorless dei freni elettromagnetici. Questo modulo funziona senza sensore, ma utilizza il freno come attuatore elettromagnetico e funge da "sensore". Il ROBA brake-checker analizza i processi di trasformazione fisica all'interno del freno, ovvero la trasformazione da energia elettrica a energia magnetica e quindi a energia meccanica. Questi processi possono essere identificati valutando la corrente e la tensione.

6. Pacchetto software: la tecnologia come opzione di integrazione nei sistemi di controllo

Gli utenti possono integrare il modulo in modo semplice e rapido in macchine e impianti senza dover intervenire sul convertitore o sui componenti di controllo. Tuttavia, come opzione speciale, è possibile integrare il software ROBA brake-checker esistente (al posto del modulo hardware) nel sistema di controllo del cliente, opzione che può essere presa in considerazione soprattutto per grandi quantitativi. Questa soluzione può essere adottata, ad esempio, nell'ambito di collaborazioni. Il fornitore di freni può attingere a decenni di esperienza nel campo del monitoraggio dei freni e, se necessario, può fornire la tecnologia necessaria per l'integrazione diretta nel sistema di controllo del cliente.

7. Riduzione dei costi con freni “parlanti”

Il modulo ROBA brake-checker, collegato all'alimentazione del freno, rileva il movimento del disco dell'indotto attraverso un'analisi approfondita di corrente e tensione e ne conosce le condizioni. Oltre a monitorare lo stato di commutazione e la temperatura critica della bobina, il modulo ROBA brake-checker esegue anche un monitoraggio preventivo delle funzioni per usura, riserva funzionale e malfunzionamenti. Ciò significa che ora è possibile valutare anche i processi, rilevare rapidamente anomalie di processo e trarre conclusioni da complesse interrelazioni. È inoltre possibile l'integrazione in sistemi di manutenzione remota. Ciò significa che la manutenzione diventa pianificabile: l'operatore o il produttore dell'ascensore è in grado di eseguire la manutenzione in modo mirato e coordinato. Ciò crea potenziali risparmi, non utilizzando componenti a basso costo, ma risparmiando su servizi dispendiosi in termini di tempo e denaro. Il modulo stesso è ora in grado di fornire informazioni dettagliate sulle condizioni del freno. In alcuni paesi, le procedure di manutenzione ordinaria devono essere eseguite dal personale di assistenza e i risultati vengono documentati manualmente. Se tali visite e interventi di manutenzione non sono più necessari, i clienti (ad esempio, i proprietari di edifici) possono risparmiare notevolmente. Per raggiungere questo obiettivo, tuttavia, è necessario combinare i costi di approvvigionamento e i costi dei servizi.

8. Monitoraggio delle condizioni senza interruttori: monitoraggio affidabile indipendente dal luogo di utilizzo

Poiché il controllo freni ROBA funziona senza sensori, ovvero non è necessario installare alcun microinterruttore o interruttore di prossimità all'esterno del freno per il monitoraggio delle condizioni di commutazione/rilascio, è possibile utilizzare freni di sicurezza semplificati in una progettazione di base e, facoltativamente, è possibile considerare traferri più piccoli su tali progetti di freni.

A differenza della soluzione con microinterruttori, esposti a urti e vibrazioni a causa della loro posizione di montaggio sul freno, il monitoraggio con il controllo freni esterno ROBA viene effettuato dal quadro elettrico, ovvero in un ambiente protetto. In questo modo si escludono guasti dovuti a condizioni ambientali particolari e segnali di errore dovuti a sporcizia (ad esempio, polvere da attrito).

È importante che i freni degli ascensori garantiscano sicurezza in ogni stato operativo e che i rumori di commutazione siano praticamente inesistenti.

9. CONCLUSIONE

Informazioni permanenti sullo stato dei componenti principali, manutenzione in base alla domanda (pianificabile e adeguata all'effettiva frequenza di utilizzo degli ascensori), manutenzione remota automatizzata e analisi degli errori tra ascensori/edifici diversi sono gli aspetti chiave della manutenzione degli ascensori del futuro (Figura 4). I principali produttori offrono soluzioni per la manutenzione predittiva dei freni elettromagnetici per ascensori basate su controlli permanenti dello stato. L'attenzione è rivolta al modulo ROBA brake-checker, che nella versione base non solo è in grado di monitorare e alimentare i freni senza l'uso di sensori. In una versione avanzata, fornisce anche dati, garantendo così una sicurezza intelligente. Ciò significa che ora è possibile valutare anche le tendenze tecniche, rilevare rapidamente anomalie durante il funzionamento dell'applicazione e trarre conclusioni da interrelazioni complesse. Per gli utenti, ciò significa manutenzione pianificabile ed economica e massima disponibilità del sistema. Questo modulo è una tecnologia adatta per una nuova generazione di freni per ascensori ed è stato testato sul mercato in molti settori diversi.

Infine, la sicurezza dei passeggeri ha la massima priorità. Ogni singolo componente, in particolare il freno di sicurezza integrato di un impianto di trazione per ascensori, dovrebbe suscitare interesse, poiché componenti rilevanti per la sicurezza come i freni per ascensori devono soddisfare i più elevati requisiti di qualità. Tuttavia, a causa dell'intensa concorrenza globale nel settore degli ascensori, il prezzo gioca ripetutamente un ruolo primario, anche per i componenti rilevanti per la sicurezza. Nonostante questa situazione di mercato, è necessario effettuare una selezione ponderata di prodotti affidabili, poiché la sicurezza non ammette compromessi.

Referenze

[1] TÜV-Verband (2024, 13 giugno). Rapporto Anlagensicherheits 2024. tuev-thueringen.de/blog/anlagensicherheitsreport-2024-gutjeder-zehnte-aufzug-hat-schwere-maengel

[2] Brooks, Dru (17 febbraio 2025). Conformità al codice degli ascensori – Freni degli ascensori. Conformità obbligatoria al codice di sicurezza degli ascensori di New York, Sezione 3.8.4.1 Freni a pistone singolo. libertyelevator.com/blog/elevatorsafety- code-compliance-elevator-brakes

[3] Hutler, Alexander (2013). Il freno elettromeccanico dell'ascensore. In Volpe, G. (Hrsg.), Come funziona (3. Auflage, S.56-63). Volpe Editore S.r.l

[4] Bestello. H. et al. (2014). Elektromagnetische Sicherheitsbremsen, Die Bibliothek der Technik. Süddeutscher Verlag onpact GmbH.

[5] Fichtl, Michael, (2018). Bremse mit integraler Dämpferstruktur (DE 10 2018 008 899 A1 2020.05.14). Deutsches Patent- und Markenamt. depatisnet.dpma.de/DepatisNet/ depatisnet?window=1&space=main&content= captcha&action=pdf&docid= DE102018008899A1&xxxfull=1

Alexander Hutler lavora alla Mayr Power
trasmissione, un'azienda internazionale con sede in Germania
produttore di freni di sicurezza. Nel 1992,
si unì a Mayr e lavorò in molti settori diversi
aree di responsabilità. Dal 2006, ha
ha fatto parte della gestione globale dei principali account
per i freni degli ascensori, portando numerosi
progetti OEM internazionali. mayr power
la trasmissione è ben nota come leader
produttore di freni e supporti per ascensori
numerosi brevetti in questo campo.

Sebastiano Steinert lavora alla Mayr Power
trasmissione. Fa parte del conto chiave globale
gestione dei freni degli ascensori e ha guidato
progetti OEM internazionali.