Pagina | II

2012 Avans Hogeschool

PLM Cranes B.V.

Sluisweg 25

4794SW Heijningen

Tel: 0167-528 510

Avans Hogeschool

Lovensdijksestraat 61-63

4818 AJ Breda

Tel: 076-525 0500

Ontwerp personenlift Het ontwerpen en implementeren van een personenlift

Auteur:

Stephen Noordzij

2031753

Pagina | III

Voorwoord

Dit rapport is tot stand gekomen naar aanleiding het accepteren van de afstudeeropdracht

“ontwerpen van een personenlift” bij PLM Cranes B.V. De opdracht en bijbehorend verslag

zal dienen als bewijsvoering van bekwaamheid, ter afsluiting van de opleiding HBO

werktuigbouwkunde aan Avans hogeschool te Breda.

Mijn dank gaat uit naar;

Dhr Pieter Pulleman voor het mogelijk maken van de afstudeeropdracht.

Dhr Frans Blok voor de dagelijkse ondersteuning vanuit PLM Cranes B.V.

Dhr Pascal Verloop voor de ondersteuning op elektra en PLC gebied.

Dhr Niek van Nuijs voor de begeleiding vanuit Avans hogeschool.

Pagina | IV

Samenvatting

Het bedrijf waar de afstudeeropdracht is uitgevoerd heet PLM Cranes B.V. Het kantoor van

PLM heeft slechts één verdieping, maar desondanks is een lift gewenst. Een eerdere

uitbesteding heeft niet tot het beoogde resultaat geleid, omdat het bedrijf gedurende de

aanbesteding failliet is verklaard. Er is geen ander bedrijf ingeschakeld dat gespecialiseerd is

in de liftenbouw, vanwege de starre ontwerpen en uitvoeringen van de liften. Dhr Pieter

Pulleman wil graag dat het kantoorpand zoveel mogelijk overeenkomsten toont met de

producten van PLM. Om deze reden is de afstudeeropdracht ontstaan, om een lift te

ontwerpen die wel van dezelfde materialen gemaakt is, en dezelfde sfeer uitademt als de

producten van PLM. De looptijd van de opdracht is van 30-01-2012 tot 20-06-2012. De

opdracht bestaat uit het ontwerpen en ondersteunen van de uitvoering van een personenlift.

De opdracht is projectmatig uitgevoerd . Allereerst is er een project management document

opgesteld met een bijbehorende planning. Vervolgens zijn er een duizendtal pagina’s van

bijbehorende normbladen doorgenomen, om een helder beeld van de voorschriften en

regelgeving te krijgen. Daarna is er een klein onderzoek gedaan naar octrooien op het gebied

van liften en onderdelen daarvan. Daaruit is gebleken dat er nog steeds de mogelijkheid

bestaat dat er een octrooi wordt geschonden, maar dat het risico dat gelopen wordt acceptabel

te noemen is. Hierna is er een marktonderzoek uitgevoerd zodat de lift aansluit bij de huidige

technieken en trends. In overleg met Dhr Pieter Pulleman is er een pakket van eisen opgesteld.

Er zijn vier verschillende werkingsprincipes uitgewerkt met in totaal acht configuraties. Hier

is de enkele kogelomloopspindel uit gekozen met de aandrijving bovenin de liftschacht, en

een loopmoer aan de cabine. Na overleg met de leverancier van de kogelomloopspindel bleek

uit ervaring deze configuratie problemen op te leveren, en aan veel slijtage onderhevig te zijn.

Een configuratie met een zogenaamd spindelhefelement op het dak van de cabine is veel

betrouwbaarder en een bewezen concept volgens de leverancier, dit advies is opgevolgd. Het

geheel is uitgewerkt tot en met productieklare werktekeningen, en voldoet aan het gehele

eisenpakket. Van het ontwerp is een CE verklaring geschreven met bijbehorend technisch

constructie dossier en handleiding. De bouw van de lift zal ondersteund worden door een

implementatieplan, die stap voor stap de handelingen doorneemt tot een werkende

personenlift volgens de machinerichtlijn.

De bouw van de lift is helaas uitgesteld vanwege de onzekere financiële toekomst van PLM,

zodra er een grote order wordt binnengehaald zal de bouw starten. Om het milieu te ontzien is

er gekozen voor een slimme schakeling van de cabine verlichting. Het budget is in overleg

met Dhr Pieter Pulleman met € 7,000,- overschreden wat 20% van het budget is. Ten

grondslag van deze overschrijding liggen een aantal “luxe” keuzen zoals automatische deuren,

en alle opties op de aandrijving. Het project wordt 20 Juni 2012 met een presentatie aan de

Lovensdijkstraat te Breda, in combinatie met dit rapport afgerond.

Pagina | V

Inhoudsopgave

Voorwoord ........................................................................................................................................... III

Samenvatting ........................................................................................................................................IV

1. Inleiding ......................................................................................................................................... 1

2. Veiligheidseisen en voorschriften ................................................................................................... 2

3. Octrooi onderzoek .......................................................................................................................... 3

3.1 Uitvoering: ............................................................................................................................. 3

3.2 Conclusie: ............................................................................................................................... 3

4. Marktonderzoek ............................................................................................................................. 4

4.1 Samenvatting: ......................................................................................................................... 4

4.2 Opvallende onderdelen of toepassingen: ................................................................................ 4

4.3 Trends:.................................................................................................................................... 4

5. Pakket van eisen ............................................................................................................................. 5

5.1 Eisenpakket (vaste eisen van bijlage methodisch ontwerpen):................................................ 5

5.2 Wensenpakket (variabele eisen van bijlage methodisch ontwerpen): ..................................... 5

6. Concepten ....................................................................................................................................... 6

6.1 Verschillende werkingsprincipes: ........................................................................................... 6

6.2 Verschillende configuraties: ................................................................................................... 7

6.3 Uiteindelijke keuze: ................................................................................................................ 8

7. Methodisch ontwerpen ................................................................................................................... 9

7.1 Functieblok schema: ............................................................................................................... 9

7.2 Morfologisch overzicht: ......................................................................................................... 9

7.3 Beoordelingsmatrix functionele eisen:.................................................................................. 11

7.4 Keuze: .................................................................................................................................. 12

7.5 Duurzaamheid ...................................................................................................................... 13

8 Het product ................................................................................................................................... 14

8.1 De liftschacht ........................................................................................................................ 14

8.2 Type geleiding ...................................................................................................................... 15

8.3 De cabine .............................................................................................................................. 15

8.4 Veiligheid ............................................................................................................................. 15

8.5 Werkelijke kosten ................................................................................................................. 16

9 Ontwerpmodules .......................................................................................................................... 17

9.1 De liftschacht 100 ................................................................................................................. 17

9.2 Cabineframe 200 .................................................................................................................. 18

9.3 Samenstelling cabine 300 ..................................................................................................... 19

9.4 Samenstelling spindelbevestiging 400 .................................................................................. 20

10. Conclusie van het project ......................................................................................................... 21

Pagina | 1

1. Inleiding

Het bedrijf waar de afstudeeropdracht is uitgevoerd heet PLM Cranes B.V. (hierna PLM

genoemd). Het bedrijf is met ongeveer veertig werknemers per definitie een klein bedrijf. De

kernactiviteiten van het bedrijf zijn het ontwerpen en bouwen van kranen, met een

hijscapaciteit tussen 5.000 en 50.000 kg. De kranen zijn klantspecifieke oplossingen met erg

uiteenlopende toepassingen. Een aantal voorbeelden zijn; een hijskraan, een baggerkraan vast

op een schip, een overslagkraan rijdend op een rails, of een zelf aangedreven drop-ball kraan

(deze kraan hijst een stalen bal van 16.000 kg naar 25 meter hoogte en laat de bal dan vallen).

Naast kranen worden er ook binnenvaartschepen gemodificeerd voor allerlei toepassingen, en

drijvende pontons ontworpen en geproduceerd. De branche van het bedrijf wijkt behoorlijk af

van die van personenliften. De aanwezige kennis m deze reden zal er getracht worden

leveranciers te zoeken met ervaring binnen de liftenbouw.

Afbeelding: Baggerkraan vast op een schip Afbeelding: Overslagkraan op rails

PLM is momenteel gevestigd in een tijdelijk kantoor, het permanente kantoor is onderhevig

aan verbouwingen. Het permanente kantoor heeft slechts één verdieping, maar desondanks is

een lift gewenst. Een eerdere uitbesteding aan Axxes liften B.V. heeft niet tot het beoogde

resultaat geleid, omdat het bedrijf gedurende de aanbesteding failliet is verklaard. Er is geen

ander bedrijf ingeschakeld dat gespecialiseerd is in de liftenbouw, vanwege de starre

ontwerpen en uitvoeringen van de liften.

Dhr Pieter Pulleman wil graag dat het kantoorpand zoveel mogelijk overeenkomsten toont

van de producten van PLM. Om deze reden is de afstudeeropdracht ontstaan, om een lift te

ontwerpen die wel van dezelfde materialen gemaakt is, en dezelfde sfeer uitademt als de

producten van PLM.

Het doel van dit rapport is een compleet beeld te geven van het ontwerpproces, en dient als

bewijslast ter afronding van de opleiding HBO werktuigbouwkunde te Breda. Het belang van

de student is het afronden van de opleiding en het belang van PLM is een werkende lift die

goed past binnen het nieuwe kantoor. De looptijd van het project is van 30-01-2012 tot 20-06-

2012. De opdracht bestaat uit het ontwerpen en ondersteunen van de uitvoering van een

personenlift.

Pagina | 2

2. Veiligheidseisen en voorschriften

Richtlijn 95/16/EG en bijbehorende handleiding beschrijven in groot detail, aan welke eisen

een personenlift wettelijk dient te voldoen. Er staat ook helder in vermeldt dat personenliften

met een maximale snelheid van 0,15 m/s onder de machinerichtlijn 2006/42/EG vallen.

Wanneer de snelheid van 0,15 m/s gehanteerd wordt, behoeft de lift geen ingebruikname

keuring of jaarlijkse keuring (maximaal 18 maanden) te ondergaan. Dit is de voornaamste

reden dat er, in overleg met Dhr. Pieter Pulleman gekozen is om de lift volgens de

machinerichtlijn te vervaardigen. Een bijkomende reden is dat er zelf onderhoud aan de lift

gepleegd mag worden. De genoemde maximale snelheid is acceptabel omdat het

hoogteverschil van 3647mm tussen de verdiepingen, in ongeveer 25 seconden afgelegd is.

Alle geldende voorschriften voor personenliften zijn gebundeld in EN 81. Deze voorschriften

hoeven niet te worden nageleefd, aangezien de machinerichtlijn is gevolgd. Echter worden er

veel onderdelen benoemd die de lift een stuk veiliger maken. Zo schrijft EN 81-28 voor dat

alle liften over een afstandalarm dienen te beschikken. Het afstandalarm is een telefoonlijn die

verbonden is met een 24-uurs centrale, die gealarmeerd kan worden en ingrijpen wanneer de

lift niet naar behoren functioneert. In EN 81-50 staan voorschriften hoe de berekeningen en

beproevingen dienen te worden uitgevoerd. EN 81-58 beschrijft de voorschriften wat betreft

brandveiligheid van lift en liftschacht. In EN 81-73 staat beschreven hoe de lift aangestuurd

dient te worden, in geval van afwijkende temperaturen –lees brand- in het gebouw. EN 81-21

geeft een uitzondering op de door EN 81-1 verplichte onder- en bovenruimte, om

“verpletteringsgevaar” voor onderhoudpersoneel te kunnen voorkomen. Deze norm geeft aan

welke voorzieningen moeten worden getroffen in dit geval.

Onuitwisbaar op de liftschacht dient de tekst “liftschacht gevaar – verboden toegang voor

onbevoegden” geplaatst te worden. In geval van een machinekamerloze lift dient de

verlichting ter plaatse van de aandrijving en het besturingspaneel 200 lux te zijn. Er mag

maximaal een geluidniveau van 30 dB(a) gemeten worden op de vaste werkplekken (NEN

1070), tijdens gebruik van de lift. Klimaatbeheersing in de schacht is niet verplicht. Echter

moet de lift lager dan 5 en boven 40 graden Celsius de “brandschakeling” volgens EN 81-73.

Aan de hand van het bouwbesluit is gebleken dat er geen brandeisen aan het glas worden

gesteld. De reden hiervan is dat de lift niet onderdeel uitmaakt van een vluchtroute, dat is de

brandtrap.

Dit is een bondige samenvatting, zie bijlage veiligheidseisen en voorschriften voor meer

informatie.

Pagina | 3

3. Octrooi onderzoek

Allereerst is uitgezocht of er wel rekening gehouden moet worden met geldende octrooien.

Om reden dat de lift niet commercieel verkocht gaat worden en er dus ook geen winst mee

gemoeid is. Helaas bleek dit geen reden te zijn om geregistreerde octrooien te negeren, omdat

de eindgebruiker niet een particulier maar een bedrijf betreft.

3.1 Uitvoering: Met meer dan 70.000.000 toegewezen octrooien, is het onmogelijk uit te sluiten -binnen de

gestelde termijn- dat men toch een gepatenteerd idee uitvoert. Zelfs een (aan kosten

verbonden) zoekopdracht uitgevoerd door het octrooicentrum Nederland geeft enkel de juiste

ECLA coderingen en een aantal resultaten, maar geeft geen enkele garantie dat dit alle

octrooien van belang zijn. Na drie dagen zoeken naar een onbekend aantal spelden in de

spreekwoordelijke hooiberg, zijn er wel een behoorlijk aantal octrooien die mogelijk verband

hebben met de uitvoering gevonden (zie bijlage Octrooien).

Wat opvalt bij deze octrooien is, dat deze over een specifieke liftconstructie met speciale

eigenschappen gaan, of over onderdelen met specifieke eigenschappen. Koopdelen zijn bijna

altijd goedkoper en gemakkelijker, dan zelf voor het eerst een component samenstellen. Om

deze reden en om te voorkomen dat er inbreuk gemaakt wordt op geldende patenten zullen

zoveel mogelijk componenten worden ingekocht. De liftconstructie octrooien zijn er duidelijk

op geënt dat een lifttype niet direct gekopieerd wordt, en zijn zodanig geschreven dat je een

type lift bijna moedwillig moet kopiëren om inbreuk te maken. Verder zijn er ook opvallend

veel octrooien op microprocessor besturing verstrekt, aangezien de lift hoogstwaarschijnlijk

aangestuurd gaat worden door een Siemens S7 PLC met zelfgeschreven programma, is het

zeer onwaarschijnlijk dat deze octrooien geschonden worden.

Ondanks dat het gehele ontwerp zelf bedacht en ontworpen is en er niet moedwillig

gekopieerd wordt, kan een octrooihouder gewoon een beschuldiging van inbreuk op het

octrooi starten. Mits het octrooi van een eerdere datum dan het ontwerp dateert, en de leges

betaald zijn natuurlijk. Het risico dat gelopen wordt wanneer er toch onbedoeld een octrooi

geschonden wordt, zijn in het meest drastische geval;

- Het stilleggen van de lift op gerechtelijk bevel. - Het gedwongen verwijderen van het inbreuk makende onderdeel of onderdelen.

- Een financiële compensatie van de misgelopen omzet (deel van de prijs van de lift).

3.2 Conclusie: Tot slot moet men natuurlijk ook in acht nemen dat de kans dat een octrooihouder in

aanraking met de constructie van de lift komt nihil is. De lift staat niet in een openbaar

gebouw, en wordt niet veelvuldig of wereldwijd geplaatst. Concluderend is het risico dat

gelopen wordt acceptabel te noemen. De kans op een octrooiprocedure is nihil, en de

gevolgen zijn goed te overzien. Het uitgevoerde octrooionderzoek heeft de kans op inbreuk

ook nog iets gereduceerd, maar helaas niet uit kunnen sluiten.

Pagina | 4

4. Marktonderzoek

4.1 Samenvatting: Duurzaamheid en energiebesparing vormen het grootste deel van de trends van

personenliften. Een belangrijke marktontwikkeling is het opnemen van liften met een

maximum snelheid van 0,15 m/s in de machinerichtlijn 2006/42/EG. Bedrijven

gespecialiseerd in liftenbouw spelen hier dankbaar op in, om rede dat de periodieke keuring

hierdoor niet meer verplicht is. Voor kleine relatief simpele personenliften wordt bijna altijd

de schacht meegeleverd, zodat bouwtechnische keuringen overbodig zijn. Wat materiaal

betreft wordt er wordt veelvuldig gebruik gemaakt van glas en rvs. Snelle montage- en

levertijden van de liften worden vaak aangeprezen op de websites van de fabrikanten.

Helaas worden de prijzen van de liften niet vrijgegeven, waardoor deze niet vergeleken

kunnen worden. Het is gebruikelijk dat er een offerte wordt gedaan nadat een

vertegenwoordiger van de liftaanbieder de situatie heeft opgenomen.

4.2 Opvallende onderdelen of toepassingen: - Lift gebaseerd op vacuüm waarvan de schacht uit aluminium en polycarbonaat bestaat.

- Spotjes in de liftschacht, in combinatie met een glazen schachtwand geeft een soort

“vitrinekast effect”.

- Rvs plaat lasersnijden met verlichting daarachter

- Bij tractieliften worden staalkabels vervangen door “innovatieve draagriemen”

(polyurethaan gecoate draagriemen) hierdoor kan de aandrijfschijf van Ø320 naar zo

een 80mm worden teruggebracht (energiezuiniger).

- Zogenaamd “floatglass” is glas met een uniforme dikte (beter dan normaal glas) en

hoge weerspiegeling.

- Tandriem aangedreven lift.

- LCD scherm voor niveau aanduiding.

- “CAN see” een uitleessysteem van elektrische fouten.

- Marmeren vloer.

- Bedieningstoetsen voorzien van braille opschrift.

4.3 Trends: - Energiezuinige verlichting.

- Compacte bouwvormen om minder ruimte in het gebouw in te nemen.

- Optimalisatie van de ruimte in cabine.

- Geen machinekamer, diepe liftput of dakopbouw nodig.

- Duurzaamheid; gereduceerd vermogen, biologisch afbreekbare hydraulische olie.

Pagina | 5

5. Pakket van eisen

Het pakket van eisen is samengesteld is samenspraak met Dhr Pieter Pulleman en Frans Blok.

5.1 Eisenpakket (vaste eisen van bijlage methodisch ontwerpen): - Maximale tijd van verdieping A naar verdieping B bedraagt 30 seconden.

- De capaciteit bedraagt minimaal 630 kg of 8 personen.

- Nooddaalfunctie bedienbaar in de liftcabine.

- De lift mag maximaal drie dagen per jaar buiten dienst zijn.

- De beoogde levensduur bedraagt minimaal 20 jaar bij 20 liftbewegingen per dag.

- Geen hydraulische aandrijving, in verband met de hinderlijke geur, spelingen, relatief

hoog energieverbruik en regelmatig prijzig onderhoud.

- Het maximaal aanvaardbaar geluidniveau aan de vaste werkplekken is 30 dB

(vastgelegd in NEN 1070).

- Geen periodieke keuring indien mogelijk. (alleen mogelijk bij een lift volgens de

machinerichtlijn).

- Bijvoorkeur het onderhoud van de lift in eigen beheer (alleen mogelijk bij een lift

volgens de machinerichtlijn).

- Het budget van het project is € 35.000,-.

- Er mogen geen modificaties aan het bedrijfspand gemaakt worden (dakopbouw of

wegbreken vloer). De lift (cabine) en alle onderdelen ervan zullen door het deurportiek

naar binnen moeten. Deze doorgang zal slechts eenmalig beschikbaar zijn, daarna

wordt een nieuwe deur geplaatst. De maximale afmetingen van deze doorgang

bedragen: 2810x2305 mm.

- Wanneer de lift op de eerste verdieping staat moet deze buiten gebruik gesteld kunnen

worden.

- De lift moet aan alle voorschriften en eisen voldoen die van toepassing zijn op de lift

in kwestie.

5.2 Wensenpakket (variabele eisen van bijlage methodisch ontwerpen): - Doorgang van de deuren minimaal 800mm, breder is beter.

- Bijvoorkeur geautomatiseerde deuren, anders handmatig bediende deuren.

- Gesloten liftcabine gewenst.

- Bijvoorkeur symmetrische aandrijving en geleiding (uiterlijk)*.

- Ruimtelijke cabine met voldoende persoonlijke ruimte.

- Jaarlijkse eigenaarkosten (costs of ownership) maximaal € 2000,-.

- Maximaal drie dagen per jaar buiten gebruik, minder is beter.

- Maximaal twee dagen per jaar onderhoud, minder is beter.

- Solide en veilig gevoel, minder speling is beter.

- Fabricage in eigen beheer heeft de voorkeur boven werk uitbesteden.

* De mening van Dhr Pieter Pulleman is later bijgesteld naar aandrijving en geleiding aan één

zijde.

Aan alle eisen is voldaan. Er zijn geautomatiseerde deuren met een doorgang van 1000mm

toegepast, welke de cabine dus een gesloten geheel maken. Er is 0,32 m² beschikbaar per

persoon (dit is het dubbele van het voorgeschreven oppervlak). De geleiding is van hoge

kwaliteit, en zal een minimale speling toelaten. Het jaarlijkse stroomverbruik wordt geschat

op 376 kWh ofwel € 100,-. Het onderhoud is lastig te voorspellen, maar gezien het geringe

gebruik zal dit naar alle waarschijnlijkheid positief uitvallen.

Pagina | 6

6. Concepten

Er zijn vier verschillende werkingsprincipes uitgewerkt met in totaal acht verschillende

configuraties.

6.1 Verschillende werkingsprincipes:

Afbeelding: Van links naar rechts; Spindel, Tractieschijf, Lineaire cilinder, Ketting.

Elk werkingsprincipe heeft zijn eigen voor- en nadelen. Zo is bijvoorbeeld de lengte van de

cabine bij de tractieschijf en lineaire cilinder sterk gereduceerd. Het formaat lineair cilinder is

een stuk groter dan de meeste leveranciers kunnen leveren, en viel door de prijs af. Een

hydraulische krachtbron viel bij voorbaat af. Dhr Pieter Pulleman had bezwaar tegen de geur

van hydrauliek in de lift en mogelijk ook daarbuiten. Verder zit er veel speling in dit type

aandrijving, met het uitzetten van slangen, veranderen van de last bij in en uitstappen en

dergelijk.

Pagina | 7

6.2 Verschillende configuraties:

Afbeelding: Andere mogelijke configuraties

Zoals men kan zien is er ook behoorlijk met de aandrijving en geleiding geschoven, om alle

mogelijkheden te bekijken en een keuze te kunnen maken. De dubbele spindel zou

waarschijnlijk te duur worden. De aandrijving met tractieschijf zonder tegengewicht is

eigenlijk alleen maar een nadeel ten opzichte van een tractieschijf met tegengewicht. Van alle

mogelijkheden zijn de meest aansprekende gecombineerd in de uiteindelijke keuze.

Pagina | 8

6.3 Uiteindelijke keuze: De uiteindelijke keuze is in overleg met Dhr Pieter Pulleman en Dhr Frans Blok gevallen op

de enkele spindel met loopmoer. De rechtgeleiding maakt gebruik van een nieuwe gefreesde

plaat, en bestaande geleideblokken (deze zijn ooit overgebleven van een afgerond project). De

geleiding aan de achterzijde maakt gebruik van de bestaande schachtkokers, met speciaal voor

liften bedoelde geleideschoenen.

Afbeelding: Enkele spindel met loopmoer

Pagina | 9

7. Methodisch ontwerpen

Het ontwerp is uitgevoerd gebruik makend van methodisch ontwerpen. Deze methode staat

omschreven in het boek van J. de Beer (zie bronnenlijst).

7.1 Functieblok schema:

Afbeelding: Het functieblok schema.

7.2 Morfologisch overzicht: In het morfologisch overzicht zijn diverse oplossingen voor elke functie grafisch

weergegeven. De afbeelding zal in de meeste gevallen afwijken van een werkelijke oplossing,

en dient enkel om het principe duidelijk te maken. De drie gekleurde lijnen geven een

mogelijke samenhang tussen de oplossingen.

Het morfologisch overzicht geeft een aantal werkingsprincipes weer waarmee de

bijbehorende functie vervult zou kunnen worden. Er is getracht een samenhangende

combinatie te maken per structuur (de gekleurde lijnen). De samenhang van structuur 3 zijn

de wat meer excentrieke oplossingen, om te zien of deze wel of geen goed idee zijn.

Pagina | 10

Afbeelding: Het morfologisch overzicht.

Pagina | 11

7.3 Beoordelingsmatrix functionele eisen:

Variabele

functionele

eisen

Structuren

WAARDERING

S1 S2 S3 Ideaal Factor

1 1 1 3 3 1

2 6 6 2 6 2

3 15 15 5 15 5

4 3 9 9 9 3

5 18 18 12 18 6

6 8 12 4 12 4

7 3 1 2 3 1

8 3 1 2 3 1

9 21 7 14 21 7

Σ 78 70 53 90 -

Rel Σ (tov ideaal) 87% 78% 59% 100% -

Afbeelding: Beoordelingsmatrix.

Uit deze matrix volgt “de meest ideale structuur”. Het percentage is ten opzicht van een

“perfecte” oplossing. S1 is de beste structuur wat betreft functioneren, daarna S2 en S3 is het

minst geschikt. De beoordelingsmatrix houdt rekening met de weegfactor van eisen die

zwaarder aangerekend worden. Alleen bij variabele eis vier en zes wordt structuur 1

overtroffen. Variabele eis vier gaat over de massa detecteren. Het type gewichtsensor hangt

eigenlijk samen met de constructie van de lift. Variabele eis zes gaat over de temperatuur

detecteren, wat nauwkeuriger kan met een temperatuur sensor dan met bimetaalschakelaars.

Bovendien heb je er twee nodig om een temperatuur gebied af te bakenen.

Pagina | 12

7.4 Keuze: Vanwege de minimale milieuoverwegingen in het eisen en wensenpakket is het keuze

diagram vereenvoudigd naar een keuzegrafiek. In de volgende paragraaf worden de genomen

acties om het milieu te ontzien nader verklaard.

Afbeelding: Keuzegrafiek.

Zoals in bovenstaande grafiek te zien is S1 verreweg de beste structuur. S1 heeft een idealiteit

van 0,89*0,87 = 0,77 = 77%, dat wil zeggen dat een betere oplossing onwaarschijnlijk is.

Structuur S2 en S3 zijn beide minder geschikt wat betreft fabricage en functioneren.

Pagina | 13

7.5 Duurzaamheid Er is gekozen voor energiebesparende LED verlichting om de cabine te verlichten. Deze

verlichting heeft slechts (6 maal 7 Watt) 42 Watt nodig om 2,5 m² voldoende te verlichten.

Echter is zelfs deze zuinige verlichting nog een behoorlijke energieverslinder op de lange

duur, zie onderstaande berekening;

24 uur per dag, 365 dagen per jaar = 8760 uur per jaar.

42 Watt = 0,042 kW

8760 * 0,042 = 368 kWh !

Ter vergelijking de motor die de lift aandrijft verbruikt tijdens de rit 5729 Watt maar wordt

veel minder gebruikt;

30 seconden per rit, 20 ritten per dag, 300 dagen per jaar = 50 uur per jaar.

5,7 kW

50 * 5,7 = 286 kWh

Om deze reden is het “koelkastlampje principe” toegepast. Zodra de deuren het signaal

krijgen om te openen wordt ook de LED verlichting aangezet door de PLC. Zolang de

gewichtdetectie een last detecteert zal de verlichting aanblijven. Zodra men uitstapt zal het

PLC programma ervoor zorgen dat de verlichting nog netjes 10 seconden blijft branden.

We krijgen nu;

40 seconden per rit, 20 ritten per dag, 300 dagen per jaar = 67 uur per jaar.

42 Watt = 0,042 kW

67 * 0,042 = 2,8 kWh !

Dit is een besparing van maar liefst 365 kWh per jaar, meer dan de elektromotor verbruikt.

Omgerekend met de huidige energieprijs van € 0,25 per kWh komt dat neer op een besparing

van ruim € 90,- per jaar.

Er is uitgezocht of er ook een slimme schakeling bedacht kon worden wat betreft de

standverwarming. Helaas bleek dit weinig zin te hebben, door de hoge relatieve

luchtvochtigheid in Nederland. Deze varieert tussen 70% en 90% gemiddeld gedurende het

jaar. Bij 100% luchtvochtigheid is de dampspanning meteen bereikt bij omgevingtemperatuur.

Hoe dichter de luchtvochtigheid bij de 100% zit hoe kleiner het temperatuurverschil tussen

onderdelen van de elektromotor en de omgevingtemperatuur hoeft te zijn, om schadelijke

condensatie (water) in de elektromotor te veroorzaken. Conclusie: standverwarming op

elektromotoren in Nederland is een vrij logische keuze.

Om het verbruik te minimaliseren is er voor 10 Watt standverwarming gekozen, boven 25

Watt. 10 Watt continue verbruik komt overeen met 88 kWh per jaar, ten opzichte van 219

kWh.

Pagina | 14

8 Het product

Bij het uitwerken van het concept en de methodisch verkregen oplossing, loopt men tegen

onverwachte problemen aan. De wijzigingen die in de loop van het ontwerpproces gemaakt

zijn worden hieronder beschreven.

8.1 De liftschacht Dhr Pieter Pulleman gaf aan na twee weken ontwerpen, zowel de aandrijving als de geleiding

aan dezelfde zijde toch mooier te vinden dan aan beide zijden aandrijving of geleiding. Dit

geeft het volgende plaatje;

Afbeelding: De cabine met spindel en geleiding aan dezelfde zijde.

Een kogelomloopspindel is veel energiezuiniger dan een trapezium spindel. Bovendien komt

een trapeziumspindel van acceptabele afmetingen niet aan de levensduur van 20 jaar, en de

moer zou ook te vaak vervangen moeten worden. De maat van de kogelomloopspindel is

vastgesteld op Ø63mm (zie bijlage berekeningen), en later door Molenberg aandrijftechniek

ook berekent als geschikte maat voor deze toepassing.

PLM doet regelmatig zaken met Autoglas Schiedam B.V. Dit bedrijf verzorgt dan de

beglazing van de cabines. Voor de liftschacht zal hetzelfde type glas gebruikt worden, om

uniformiteit met het product te houden. Dit type glas is dubbel gelaagd en gehard glas. Bij een

dikte van 12mm zal er een behoorlijke kracht nodig zijn om dit glas te doen breken. En omdat

het glas gelaagd is zal men niet de liftschacht in kunnen vallen.

Pagina | 15

8.2 Type geleiding Bij aanvraag van een offerte voor het leveren van zes meter lange plaat uit rvs 304 ten

behoeve van de rechtgeleiding bleek dit een prijzige oplossing. Alleen het materiaal zou al €

1865,- gaan kosten maar er zou bovenop dit bedrag nog een toeslag komen voor het “richten”

van de plaat. Dit is nodig om de rechtheid tolerantie te halen zodat deze als rechtgeleiding

gebruikt kan worden. Daarnaast moet de plaat ook nog gefreesd worden, waarvan de kosten €

3720,- bedragen. In totaal bijna € 5600,- exclusief het richten van de plaat. De firma Hepco is

gevraagd voor een consult. Er werd een geleiding systeem aangeraden dat in het verleden ook

wel eens voor een lifttoepassing gebruikt is. Het systeem maakt gebruik van loopwielen Ø95

of Ø120mm voorzien van een V-vormige uitsparing in het loopvlak. Uit de berekening is

gebleken dat alleen de loopwielen van Ø120mm geschikt zijn (zie berekening “Hepco

loopwielen”). Dit type geleiding kost in totaal met toebehoren nog geen € 4700,-.

8.3 De cabine Dezelfde vloertegels als reeds geplaatst in het kantoor zullen de vloer van de liftcabine

bekleden. De cabinewanden zullen van binnen met rvs beplating worden bekleed. Dhr. Pieter

Pulleman gaf (06-04-2012) aan dat de buitenkant van de cabine niet bekleed hoeft te worden,

het zichtbaar zijn van het frame is geen bezwaar. Dit bespaart ruim € 4.000,- en 300 kg aan

rvs beplating, en is dus een wenselijk besluit. Het plafond zal worden uitgevuld met rvs 304

UNP 80x40x4 koudgewalst profiel, met als belangrijkste redenering; kostenoverweging.

Koudgewalst profiel kost € 88,85 per meter, tegen € 131,10 en € 131,76 (MCB prijslijst op

de website) respectievelijk warmgewalst en laser gelast profiel. Het UNP dient in dit geval als

een maatvast bevestigingsvlak.

PLM heeft regelmatig load cells nodig voor lastdetectie van de draadkranen. Hier worden

lastdetectie systemen van Pat-Kruger voor gebruikt. Dhr Pascal Verloop heeft ervaring met

het afstellen van deze load cells, en kan hier goed mee werken. Er zijn goede prijsafspraken

met deze leverancier, en de kwaliteit van de producten heeft het nog nooit laten afweten.

8.4 Veiligheid Er zijn twee remmen op de lift toegepast, die voorkomen dat de lift kan bewegen wanneer dit

niet gewenst is. De eerste rem zit achterop de elektromotor. Deze fungeert primair als

houdrem, en secundair als veiligheidsrem wanneer de stroom uitvalt. De mogelijkheid bestaat

echter dat bijvoorbeeld de as van de elektromotor breekt, of de moer in het hefelement faalt. Zonder secundaire rem zal de cabine dan ongecontroleerd naar de liftput dalen. De secundaire

rem zit op een onafhankelijke remstrip waardoor er twee falen tegelijkertijd nodig zijn om tot

een gevaarlijke situatie te leiden. In het geval dat de stroom uitvalt is er een nooddaal functie,

waarmee de remmen mechanisch gelicht kunnen worden. Wanneer de inzittende tot de begane

vloer zijn gedaald, kunnen de cabine en schachtdeuren gemakkelijk met de hand geopend

worden. Er wordt een instructieblad permanent bij de nooddaal bevestigd (zie bijlage

“veiligheidsvoorzieningen” in het technisch constructie dossier).

Pagina | 16

8.5 Werkelijke kosten Bij aanvang van het project is er uitgegaan van een vergelijkbare lift als in de opgestelde

offerte (zie bijlage). Het budget werd daarmee vastgesteld op € 35.000,- en uiteindelijk met €

7.000,- overschreden. De belangrijkste verschillen zijn;

De lift van de offerte heeft handbediende deuren, ten opzicht van automatische deuren.

De ontworpen lift heeft een secundaire veiligheidsrem.

De aandrijving van de ontworpen lift is van alle opties voorzien, om een langere levensduur te behalen.

De lift van de offerte is iets minder ruim met 5,0 m³ ten opzichte van 5,5 m³.

De lift van de offerte is een stuk minder robuust (zie tekeningen van offerte).

De ontworpen lift maakt enkel gebruik van hoogwaardige A-merken koopdelen.

In de volgende tabel is de vooraf afgeschatte budget verdeling vergeleken met de kosten

welke volgen uit offerten. Wellicht kan Mevr. Jolanda Roks van de afdeling inkoop nog enige

korting bedingen.

Tabel: Geschatte kosten uitgezet tegen werkelijke kosten

Uit de tabel is af te leiden dat vooral de aandrijving duurder is uitgevallen dan verwacht. In de

eerste offerte zou de aandrijving € 9.000,- kosten. Echter was bij dit bedrag de encoder en de

opties zoals standverwarming niet inbegrepen. Verder ziet men de automatische deuren terug

bij de cabine en liftschacht.

Ingeschat (PMD): Werkelijk:

Normbladen 1000 350

Aandrijving 4000 13600

Aansturing 3500 3200

Liftschacht 5000 7000

Cabine 6500 8000

Veiligheid 4000 4000

Geleiding 3000 4700

Overig 5000 1150

Totaal: 32000 42000

Pagina | 17

9 Ontwerpmodules

Om het ontwerp gestructureerd te kunnen volgen is het concept ontwerp opgedeeld in de

verschillende ontwerpmodules 100, 200, 300 en 400. Deze modules zijn verschillende

subsamenstellingen van de personenlift.

9.1 De liftschacht 100 Bij aanvang van de afstudeeropdracht was er reeds een deel van de liftschacht geplaatst. Zoals

op onderstaande afbeelding te zien is.

Afbeelding: Links de bestaande, rechts de ontworpen liftschacht.

Aan het einde van de slag zit een eindschakelaar, voor het geval de motor niet correct wordt

aangestuurd om welke reden dan ook. Aan de rechterkant van de liftschacht is het

geleideprofiel van Hepco (fabrikant) bevestigd. De verdiepingdeuren worden aan de

bovenzijde aan een koker bevestigd en aan de onderzijde direct aan de verdieping met

draadeinden en chemisch anker. Het glas gaat geplaatst worden door Autoglas Schiedam, een

vaste leverancier van PLM. Het glas zal van hetzelfde type zijn als de cabinebeglazing die

deze leverancier normaal gesproken plaatst.

Pagina | 18

9.2 Cabineframe 200 Het frame is met behulp van Inventor doorgerekend op doorbuiging en sterkte. Het gehele

frame bestaat uit koker 50x50x5 en een aantal minder belastte delen zijn uit 40x40x4

vervaardigd. Alle onderdelen die op bovenstaande afbeelding staan zijn van rvs 304L. De L

geeft aan dat de legering beter geschikt is om te lassen. De plaat in het midden correspondeert

met de liftbuffer in de liftput. In dit stadium is deze plaat nog van beide zijden met een

kettinglas vast te lassen. De UNP profielen aan het dak van de cabine dienen om het plafond

uit te vullen, zodat hier verlichting in gemonteerd kan worden en kabels in kunnen worden

weggewerkt.

Afbeelding: Het frame van de cabine. Omdat de geleiding van de cabine asymmetrisch is, zijn de reactiekrachten bepaald ter hoogte

van de geleidewielen. Deze bedragen 9100N trekkend ter hoogte van het dak, en dezelfde

waarde drukkend ter hoogte van de vloer. Aangezien er weinig kennis aanwezig is bij PLM

op het gebied van rechtgeleiding, is er een overleg met de firma Hepco ingepland. Uit deze

bespreking is naar voren gekomen dat een geleidewiel met V-vormig loopvlak de beste keuze

zou zijn voor deze toepassing. Deze loopwielen zijn al eens eerder toegepast door Hepco bij

een personenlift, en daar zijn geen klachten over geweest. De vertegenwoordiger heeft

loopwielen van Ø95 of Ø120mm aangeraden. Gebruikmakend van de verschafte informatie is

gebleken dat het wiel van Ø95mm gevaarlijk dicht bij de maximale belastingfactor zit, of er

overheen gaat wanneer de wielen niet exact evenveel dragen. Daarom is het wiel van 120mm

de betere keuze, en zijn deze toegepast (zie bijlage berekeningen “berekening Hepco

loopwielen”).

Pagina | 19

9.3 Samenstelling cabine 300 Aan het frame van de cabine -zie vorige paragraaf- wordt het spindelhefelement met

elektromotor bevestigd zoals Molenberg B.V. geadviseerd heeft. De achterzijde van de cabine

wordt geleid met Acla (fabrikant) geleideschoenen, welke corresponderen met twee geslepen

rvs strippen in de liftschacht. Direct naast het spindelhefelement is ook nog een rechtgeleiding

van Hepco (fabrikant) aangebracht, welke gebruik maakt van loopwielen. De binnenzijde is

bekleed met rvs beplating, en de vloer is identiek aan de vloer welke in het bedrijfspand al

aanwezig is. De deuren zijn volledig automatisch en centraal openend. Door diverse

aanbieders en deur typen te onderzoeken, is een doorgang van 1000mm mogelijk geworden in

een schacht van slechts 1700mm breed. De deuren zullen beveiligd worden tegen beknelling

door middel van een lichtscherm in plaats van lichtogen. Deze keuze is veiliger omdat in dit

geval de gehele hoogte van de doorgang gecontroleerd wordt of dat er personen of

voorwerpen tussen zitten, in plaats van op twee punten.

Afbeelding: De cabine.

In het plafond van de cabine is het logo van PLM verwerkt, met de verlichting daarachter

aangebracht. Ook is er een luik aangebracht in verband met het reinigen van de binnenzijde

van de liftschacht aangezien deze van glas vervaardigd zal zijn. Montage en onderhoud zullen

door dit luik ook gemakkelijker zijn. Wanneer een luik geopend wordt tijdens een rit zal de

lift onmiddellijk stop gezet worden door de PLC. Volgens EN-81/1 is afscherming bij een

speling tussen cabine en schachtwand kleiner dan 300mm niet noodzakelijk. Deze speling

bedraagt 227mm op het grootste punt en is derhalve niet toegepast.

Pagina | 20

9.4 Samenstelling spindelbevestiging 400 De spindelbevestiging bestaat uit een koker 150x150x5,6 (dezelfde als de schachtkokers) met

bevestigingsplaten om deze aan de liftschacht te bevestigen. Onderaan de koker zit een

bevestigingsplaat om de spindel aan vast te maken. De spindel is met schroefdraad op een

flens bevestigd, en met een pin van Ø10mm geborgd tegen losdraaien. De flens wordt met zes

M24 bouten aan de bevestigingsplaat vastgebout. De spindel is dus hangend bevestigd en

derhalve niet op knik doorgerekend. Het uiteinde in de liftput is met een losse flens radiaal

opgesloten tegen uitbuigen.

Afbeelding: De spindelbevestiging.

Er is rekening gehouden met het opwarmen van de spindel, door een speling te houden van

8mm. Ervan uitgaande dat de spindel bij 20 graden Celsius vervaardigd wordt, zullen de

volgende maximale waarden bereikt worden (zie bijlage berekeningen “uitzetting spindel”);

Maximale temperatuur van de spindel; +80: De spindel wordt 4,8mm langer.

Minimale temperatuur in de schacht -20: De spindel wordt 3,2mm korter.

De speling is met opzet groter gehouden vanwege onnauwkeurigheden gedurende het

vervaardigen en monteren van de diverse componenten. De lassen zijn berekend op sterkte, en

de koker op doorbuiging (zie bijlage berekeningen). De remstrip (links onderin op de

afbeelding) zit op een dezelfde vergelijkbare manier aan de koker bevestigd als de

bevestigingsplaat van de spindel.

Pagina | 21

10. Conclusie van het project

Het primaire doel van het project was een lift ontwerpen en de uitvoering ondersteunen.

Objectief gezien ligt er een ontwerp van een lift die aan de gestelde eisen voldoet, en een

implementatieplan om deze te realiseren. Helaas is de looptijd van het project te kort om met

zekerheid te kunnen zeggen of de lift naar behoren functioneert. Maar het primaire doel lijkt

voltooid op dit moment.

Het secundaire doel van het project was om het uiterlijk van de lift en de gebruikte

componenten overeen te laten komen met de producten van PLM. De volgende onderdelen

tonen overeenkomst met de producten van PLM;

De liftschacht wordt in de bedrijfskleuren van PLM geschilderd.

De liftschacht wordt van hetzelfde glas als de cabines van de kranen voorzien.

Het logo van PLM staat in het dak van de cabine, voorzien van verlichting.

Dezelfde besturing (Siemens S7 PLC) wordt gebruikt.

Dezelfde gewichtdetectie (PAT-Kruger load cells) worden gebruikt.

De nooddaalfunctie wordt vervult door kabels die vroeger werden gebruikt in de eerste

generatie PLM kranen, voordat alle functies elektromagnetisch vervuld werden.

Met het zichtbare kokerframe is dezelfde robuustheid getracht uit te stralen.

Verder is het een kwestie van smaak en opinie of het secundaire doel voltooid is.

Het gehele ontwerp is met opzet fors uitgevoerd, aangezien dit de wens van Dhr Pieter

Pulleman is. Normaliter zal de cabine wat kleiner worden gekozen zijn, de vloer van een stuk

minder zwaar materiaal dan natuursteen, het frame lichter uitgevoerd, de wanden van 1,5mm

in plaats van 2mm plaatstaal en de vloer van 2 in plaats van 3mm plaatstaal. Door deze

keuzen zal de cabine een stuk lichter zijn. Dit resulteert in een lager verbruik van de

elektromotor, bovendien kan deze dan waarschijnlijk weer een maatje kleiner uitgevoerd

worden. De spindel, het hefelement en de rem kunnen dan ook lichter en dus goedkoper

gekozen worden.

Persoonlijk heb ik het volste vertrouwen in het naar behoren functioneren van de lift. De

bouw van de lift zal alsnog persoonlijk door mij ondersteund worden, aangezien ik een

contract van 1040 uur bij PLM heb ondertekend. Zodra de lift naar behoren werkt, zal ik er

vol genoegen gebruik van gaan maken.