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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Prüfen von sich im Betriebseinsatz ändernden physikalischen Eigenschaften von in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Zugträgern eines langgestreckten Tragmittels für einen Personen- oder Lastenaufzug. Außerdem betrifft die Erfindung ein hierfür geeignetes Tragmittel.
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Ein typisches Anwendungsgebiet für solche langgestreckten Tragmittel sind unter anderem Aufzüge für Personen oder andere Lasten. Hierbei unterliegen die Tragmittel besonders strengen Regeln in Bezug auf ihre Zugfestigkeit, die sich im Laufe eines längeren Betriebseinsatzes unter Zug- und Biegebeanspruchungen infolge von Verschleiß und Ermüdungserscheinungen stetig verringert. Wenn die vorgeschriebenen Prüfungen ergeben, dass das Tragmittel den Anforderungen der gesetzlichen Vorschriften nicht mehr genügt, dann muss es ersetzt werden. Diesen Zeitpunkt nennt man Ablegereife.
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Bei reinen Stahlseilen kann im einfachsten Fall zu Beispiel durch optische Erkennung von Litzenbrüchen und einer Durchmesserreduktion infolge Abriebverschleisses auf die aktuelle Zugfestigkeit geschlossen werden. Bei neueren Generationen von Tragmitteln, bei denen die Stahlseile oder Zugträger aus einem anderen Material in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind, ist eine Beurteilung der aktuellen Zugfestigkeit mit den oben beschriebenen rein optischen Verfahren nicht mehr möglich. Hier nutzt man eine Kombination von optischen, messtechnischen und statistischen Methoden. Die optische Untersuchung beschränkt sich auf die Beurteilung der rein äußerlichen Integrität des Tragmittels. Dauerversuche und daraus abgeleitete statistische Nachweise lassen ebenfalls zumindest annäherungsweise Schlüsse auf die aktuelle Zugfestigkeit der so überwachten Tragmittel zu, sie stellen jedoch keine tatsächliche Prüfung dar und führen in der Regel nur zu einer vorgegebenen beziehungsweise festgeschriebenen zeitlichen Begrenzung der Nutzungsdauer, ohne Berücksichtigung der tatsächlichen aktuellen Zugfestigkeit.
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Als messtechnische Methoden zur Feststellung der aktuellen Zugfestigkeit der in eine Kunststoffmatrix eingebetteten metallischen Tragmittel sind beispielsweise Messungen des elektrischen Widerstandes oder der magnetischen Eigenschaften der Tragelemente bekannt. Eine Querschnittsänderung des Tragmittels infolge von innerer Reibung oder von Litzenbrüchen verändert den elektrischen Widerstand des Tragmittels, welches als Indikator für die aktuelle Zugfestigkeit und gegebenenfalls die erreichte Ablegereife herangezogen werden kann (
US 7 123 030 C1 ;
US 7 409 870 B1 ;
US 9 423 369 B2 ). Querschnittsänderungen und Litzenbrüche wirken sich außerdem störend auf das bei neuen Tragmitteln noch homogene Magnetfeld magnetisierter Tragmittel aus, welches mit geeigneten Sensoreinrichtungen ebenfalls detektiert und als Indikator für die aktuelle Zugfestigkeit verwendet werden kann (
EP 0 845 672 B1 ).
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Bei den beschriebenen messtechnischen Methoden sind verhältnismäßig aufwendige Einrichtungen zum Anlegen elektrischer Spannungen beziehungsweise zum Aufmagnetisieren der Tragmittel erforderlich. Zudem muss das zu vermessende Tragmittel für den Messvorgang außer Betrieb genommen werden, so dass auch der Betrieb der zugeordneten Einrichtung oder Anlage unterbrochen werden muss.
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Weiter ist es möglich, anhand einer betriebsbedingten Längenzunahme eines gattungsgemäßen Tragmittels auf dessen mechanischen Zustand sowie insbesondere auf dessen Zugfestigkeit zu schließen. Zur Ermittlung einer solchen Längenänderung können Markierungen oder Einbauten mit vorbestimmten Abständen an der Oberfläche oder innerhalb des Tragmittels angeordnet sein. Als sogenannte Einbauten gelten dabei neben diskreten Einsatzbauteilen auch Transponder oder Magnetisierungen, deren Abstände zueinander bei einer betriebsbedingten Nutzung des Tragmittels auf die Dauer größer werden.
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Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren und eine Prüfeinrichtung zu schaffen, die es erlauben, die aktuelle Zugfestigkeit von langestreckten Tragmitteln und insbesondere von deren Zugträgern mit geringem technischen Aufwand sowie ohne die Notwendigkeit von Betriebsunterbrechungen zu prüfen. Außerdem sollte ein für Personen- und Lastaufzüge nutzbares langgestrecktes Tragmittel vorgestellt werden, welches für die Anwendung des Prüfverfahrens in der Prüfvorrichtung geeignet ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Verfahrensanspruches 1, aus dem Einrichtungsanspruch 3 sowie aus dem unabhängigen Produktanspruch 4. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils zugeordneten abhängigen Ansprüchen definiert.
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Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass neben den vorne beschriebenen Veränderungen physikalischer Eigenschaften der Zugträger auch der Verschleiß des die Zugträger umgebenden Kunststoffmatrixmaterials indirekt Auskunft darüber geben kann, welche Zugbelastungseigenschaften das Tragmittel insgesamt hat, vor allem aber dessen Zugmittel nach einer gewissen Betriebsdauer haben.
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Demnach betrifft die Erfindung zunächst ein Verfahren zum Prüfen von sich im Betriebseinsatz ändernden physikalischen Eigenschaften von in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Zugträgern eines langgestreckten Tragmittels.
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Zur Lösung der verfahrensbezogenen Aufgabe ist vorgesehen, dass der Zustand von am Tragmittel angebrachten oder ausgebildeten oder in diesem angeordneten Verschleißmarkierungen erfasst wird, und dass aus den ermittelten Daten auf eine entsprechende nachteilige Änderungen der Zugfestigkeit des Tragmittels sowie insbesondere seiner Zugträger geschlossen wird.
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Es hat sich gezeigt, dass Veränderungen an der die Zugträger umgebenden Kunststoffmatrix mit verhältnismäßig einfachen technischen Mitteln sowie unter Verwendung marktüblicher Einrichtungen erfasst und ausgewertet werden können, sofern an oder in dem Material der Kunststoffmatrix Verschleißmarkierungen angeordnet oder ausgebildet sind. Nach dem messtechnischen oder vorzugsweise optischen Erfassen dieser Verschleißmarkierungen kann dann in einem nächsten Verfahrensschritt aus den gemessenen Veränderungen auf eine damit korrelierende Abnahme der Zugfestigkeit der Zugmittel des Tragmittels geschlossen werden.
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Gemäß der Erfindung ist demnach vorgesehen, dass am Tragmittel angebrachte oder ausgebildete oder in diesem angeordnete, von außen detektierbarer Verschleißmarkierungen vorzugsweise optisch erfasst und deren betriebsbedingte Veränderungen bestimmt werden. Aus diesen Veränderungen wird auf eine damit korrelierende Änderung der Zugfestigkeit der Zugträger und damit des gesamten Tragmittels geschlossen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, dass die Ermittlung des aktuellen Verschleißzustandes der Verschleißmarkierungen permanent erfolgt, also während des Betriebes des Tragmittels bei stehendem oder bewegtem Tragmittel, oder dass die Ermittlung des jeweiligen aktuellen Verschleißzustandes in zeitlichen Abständen außerhalb der Betriebszeiten erfolgt.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, aufweisend Mittel zum Erfassen von sich im Betriebseinsatz ändernden physikalischen Eigenschaften von in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Zugträgern eines langgestreckten Tragmittels. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist hierbei vorgesehen, dass diese Einrichtung Mittel zum optischen Erfassen von Verschleißmarkierungen aufweist, welche an der Oberfläche oder innerhalb des Materials der Kunststoffmatrix des Tragmittels angeordnet oder ausgebildet sind, und dass eine Datenverarbeitungsvorrichtung vorhanden ist, mittels welcher die erfassten optischen Informationen im Hinblick auf die aktuelle Zugfestigkeit des Tragmittels auswertbar sowie das Ergebnis dieser Auswertung durch ein Anzeigeelement anzeigbar ist.
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Schließlich wird auch ein Tragmittel für Personen- und Lastenaufzüge beansprucht, welches in einer Kunststoffmatrix eingebettete Zugträger aufweist, und bei dem gemäß der Erfindung vorgesehen ist, dass an der Oberfläche oder innerhalb des Materials der Kunststoffmatrix des Tragmittels Verschleißmarkierungen angeordnet oder ausgebildet sind.
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Diese Verschleißmarkierungen können in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Tragmittels als auf der Oberfläche der Kunststoffmatrix des Tragmittels aufgebrachte Farbpunkte ausgebildet sein. Wenn ein solches Tragmittel noch neu ist, sind diese Farbpunkte deutlich sichtbar. Nach einer längeren Nutzung werden diese jedoch abgetragen oder durch Verschmutzung weniger gut sichtbar, wobei beide ein Anzeichen für einen häufigen, belasteten Betrieb und/oder für eine lange Gesamtbetriebsdauer sind.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Verschleißmarkierungen als diskrete Markierungselemente ausgebildet sind, welche an einem seitlichen Rand des Tragmittels angeordnet sind. Durch deren verschleißbedingte Abnutzung, sprich Geometrieänderung, kann auf einen häufigen, belasteten Betrieb und/oder eine lange Gesamtbetriebsdauer geschlossen werden, woraus sich die aktuelle Zugfestigkeit der Zugträger des Tragmittels ableiten lässt.
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Es ist aber auch möglich, dass die Verschleißmarkierungen als auf der Oberfläche der Kunststoffmatrix des Tragmittels aufgebrachte Linien ausgebildet sind, welche bevorzugt schräg zur Längserstreckung des Tragmittels ausgerichtet sind. Auch diese Verschleißmarkierungen sind dem beschriebenen betriebsbedingten Verschmutzungen und/oder Verschleißprozessen unterworfen, jedoch sind derartige Striche wegen deren schräge Anordnung auf der Oberfläche eines gattungsgemäßen Tragmittels leichter zu erkennen als die oben beschriebenen punktförmigen Verschleißmarkierungen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Verschleißmarkierungen als Profil in der Oberfläche der Kunststoffmatrix des Tragmittels ausgebildet sind, deren Tiefe die in der Kunststoffmatrix angeordneten Zugträger jedoch nicht erreicht. Bei dieser Ausführungsform weist das die Zugträger umgebende Kunststoffmaterial ein Profil auf, welches ähnlich wie bei einem Fahrzeugreifen durch betriebsbedingten Verschleiß abgetragen wird. Wenn dieses Profil für die zugeordnete Messeinrichtung nicht mehr oder nicht mehr vollständig erkennbar ist, dann wird dies als ein Anzeichen dafür gewertet, dass die Zugträger des Tragmittels nicht mehr die geforderten Eigenschaften aufweisen, so dass dieses Tragmittel gegen ein unbenutztes Tragmittel auszutauschen ist.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Verschleißmarkierungen als Markierungselemente ausgebildet sind, welche unterhalb der Oberfläche der Kunststoffmatrix des Tragmittels angeordnet sind. Hierdurch werden die Verschleißmarkierungen beziehungsweise Markierungselemente erst dann für eine zugeordnete Messeinrichtung sichtbar, wenn durch Verschleiß des die Zugträger umgebenden Kunststoffmaterials die Verschleißmarkierungen überhaupt erst erkennbar werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt
- 1a schematisch einen Querschnitt durch ein unbenutztes Tragmittel mit einzelnen Stahlseil-Litzen gemäß dem Stand der Technik,
- 1b das Tragmittel gemäß 1 nach einem längerem Betriebseinsatz,
- 2 ein Zug-Dehnungsdiagramm,
- 3 in einer Abwicklungsdarstellung ein erfindungsgemäßes Tragmittel mit entlang seiner Längsausdehnung punktförmigen Verschleißmarkierungen,
- 4 in ähnlicher Darstellung ein Tragmittel mit entlang seiner Längsausdehnung an einem seitlichen Rand angeordneten Verschleißmarkierungselementen,
- 5 in einer ähnlichen Darstellung ein Tragmittel mit an der Oberfläche angeordneten linienförmigen Verschleißmarkierungen,
- 6 in ähnlicher Darstellung ein Tragmittel mit einer sogenannten Polyrope-Kontur mit einer in der Oberfläche des Matrixmaterials ausgebildeten Profilierung, und
- 7 einen Querschnitt durch ein Tragmittel ähnlich dem gemäß 6, jedoch mit Verschleißmarkierungen, welche dicht unter einer planen Oberfläche des Tragmittels angeordnet sind.
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Die Fig. la zeigt demnach schematisch einen Querschnitt durch ein bekanntes, noch nicht benutztes und als Stahlseil oder Drahtseil 2 ausgebildetes Tragmittel für einen Aufzug. Es weist bei im Wesentlichen kreisförmiger Querschnittsgeometrie sechs radial außen angeordnet Litzen 4 und eine zentrisch angeordnete Seele 6 auf. Die Litzen 4 sowie die Seele 6 sind in eine Kunststoffmatrix 8 eingebettet. In 1b ist das Drahtseil 2 nach einer gewissen Betriebsdauer dargestellt, wobei sich infolge der lang andauernden Zugbelastung sowie eventueller Biegungen durch Umlenkungen über Umlenkrollen die Litzen 4 sowie die Seele 6 verformt und der tragende Querschnitt insgesamt verkleinert haben. Auch die Kunststoffmatrix 8 hat sich infolge eines äußeren Verschleißes verändert. Mit der in 1b dargestellten Querschnittsänderung ist eine bleibende Längenänderung des Drahtseils 2 verbunden, die wie eingangs beschrieben mittels am Drahtseil 2 angebrachter, in Richtung der Längsausdehnung des Drahtseil 2 beabstandeter Markierungen detektiert werden kann. Die festgestellte Längenänderung ist dabei ein Maß für die aktuelle Zugfestigkeit des bekannten Tragmittels 2.
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2 zeigt ein Zug-Dehnungs-Diagramm, wobei die auf ein Drahtseil 2 aufgebrachte Last auf der Ordinate und die dabei auftretende Dehnung auf der Abszisse aufgetragen sind. Die erste lineare Zug-Dehnungs-Kurve 10 gilt für das noch neue Drahtseil 2 (siehe 1a) und die zweite lineare Zug-Dehnungs-Kurve 12 gilt für das gebrauchte Drahtseil 2 (siehe 1b). Das Diagramm lässt erkennen, dass die beim neuen Drahtseil 2 unter einer Last von 100% sich einstellende Dehnung bei einem gebrauchten Drahtseil 2 bereits bei einer geringeren Last erreicht wird. Dies bedeutet, dass das Zug-Dehnungsverhalten des Drahtseils 2 sich mit zunehmendem Betriebseinsatz nachteilig verändert, welches in der oben beschriebenen bekannten Weise detektiert und ausgewertet werden kann.
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3 zeigt ein zur vereinfachten Darstellung einen Abschnitt eines langgestreckten Tragmittels 14 mit sechs in eine Kunststoffmatrix 16 eingebetteten Zugträgern 18, welche beispielsweise jeweils aus einem Stahldraht oder aus getwisteten beziehungsweise geschlagenen Corden bestehen. Auf dem Tragmittel 14 sind in Richtung seiner Längserstreckung zueinander beabstandete Verschleißmarkierung 20 in der Ausführungsform als Farbpunkte angeordnet, mittels denen der oberflächenbezogene Verschleiß des Materials der Kunststoffmatrix 16 detektierbar ist. Hierzu sind solche als Farbpunkte ausgebildeten Verschleißmarkierungen 20 auf der Oberfläche des Tragmittels 14 aufgebracht worden, welche sich farblich von der Farbe dieser Tragmitteloberfläche deutlich unterscheiden. Die aufgetragene Farbe ist hierbei derart gut mit dem Material der Kunststoffmatrix 16 verbunden, dass die Verschleißmarkierungen 20 bevorzugt mit der gleichen Intensität verschließen wie das Material der Kunststoffmatrix 16.
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Wie in 6 beispielhaft für alle 3 bis 7 dargestellt ist, wird die Oberfläche des Tragmittels 14 von einer Einrichtung 37 dahingehend beobachte, wie stark der Verschleiß der Verschleißmarkierung 20 fortgeschritten ist. Hierzu verfügt die Einrichtung 37 über ein Mittel 38 zur optischen Erfassung der Verschleißmarkierungen 20, welches eine geeignete CDD-Kamera sein kann. Diese Kamera 38 ist mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung 40 verbunden, in welcher die von der Kamera aufgenommen Bilder dahingehend analysiert werden, wie weit der Verschleiß der Verschleißmarkierungen 20 beziehungsweise Farbpunkte fortgeschritten ist, also wieweit diese verschwunden sind. Hieraus wird in der Datenverarbeitungsvorrichtung 40 ermittelt, welche mechanischen Eigenschaften die Zugträger 18 in dem Tragmittel 14 aufweisen. Ist ein diesbezüglicher Grenzwert unterschritten, so wird dies in einem mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 40 verbundenen Anzeigeelement 42 angezeigt. In dessen Folge wird das verschlissene Tragmittel 14 gegen ein neues Tragmittel ausgetauscht. Das Anzeigeelement 42 kann beispielsweise ein Monitor oder im einfachsten Fall auch nur eine Signalleuchte sein.
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4 zeigt in einer ähnlichen Darstellung schematisch den Aufbau eines abgewickelten Abschnitts eines Tragmittels 22, bei welchem in Richtung seiner Längsausdehnung auf der Kunststoffmatrix 28 Verschleißmarkierung 24 in Form von zueinander beabstandeten Markierungselementen an einem längs gerichteten seitlichen Rand des Tragmittels 22 angeordnet sind. Die Verschleißmarkierungen 24 sind für die Einrichtung 37 gemäß 6 wegen deren Größe und dreidimensionalen Geometrie sehr gut erkennbar. Allerdings bedarf es für die Erkennung von Verschleißanzeichen an diesen Verschleißmarkierungselementen 24 einer aufwendigeren Bildverarbeitung in der Datenverarbeitungsvorrichtung 40.
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5 zeigt in ähnlich Darstellung ein Tragmittel 26, an dessen Oberfläche auf der Kunststoffmatrix 28 Verschleißmarkierungen 30 in Form von schrägen Linien ausgebildet sind, die nach einer gewissen Nutzungsdauer ähnlich wie die als Farbpunkte ausgebildeten Verschleißmarkierung 20 verschlissen sind. Auch diese linienförmigen Verschleißmarkierungen 30 sind demnach betriebsbedingten Verschmutzungen und/oder Verschleißprozessen unterworfen, jedoch sind derartige Striche wegen deren großen Länge und schrägen Anordnung leichter zu erkennen sowie schwerer zu verschleißen als die oben beschriebenen punktförmigen Verschleißmarkierungen 20.
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6 zeigt in einer vergleichbaren Darstellung neben der schon beschriebenen Einrichtung 37 ein Tragmittel 32, welches eine sogenannte Polyrope-Geometrie aufweist. Derartige Tragmittel 32 für Aufzüge sind unter der Produktbezeichnung CONTI-®POLYROPE bekannt. Diese Tragmittel 32 weisen eine erste breite und plane Oberfläche 50 sowie eine zweite breite und längsgezahnte Oberfläche 52 auf. Das dargestellte Tragmittel 32 weist gemäß der Erfindung in die Oberfläche der Kunststoffmatrix 34 eingeformte Profile 36 auf, die ähnlich wie Profile eines Fahrzeugreifens nur eine vergleichsweise geringe Tiefe T haben. Diese Tiefe T ist dabei nicht so groß, dass die durch die Profile 36 ausgebildeten Materialaussparungen in der Kunststoffmatrix 34 die Zugträger 18 erreichen.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 sind Verschleißmarkierungen 48 dicht unter der ersten breiten Oberfläche 50 des ebenfalls eine Polyrope-Geometrie aufweisenden Tragmittels 46 in dessen Kunststoffmatrix 34 angeordnet. Diese Verschleißmarkierungen 48 werden für die Einrichtung 37 gemäß 6 dadurch erst dann erkennbar, wenn die zugeordnete Oberfläche 50 des Tragmittels 46 hierzu ausreichend verschlissen ist. Sobald wenigstens eine dieser Verschleißmarkierung 48 sichtbar wird, ist dies der Moment, in dem mittels der Einrichtung 37 angezeigt wird, dass dieses benutzte Tragmittel 46 durch ein neues Tragmittel ausgetauscht werden soll.
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Bezugszeichenliste
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(Teil der Beschreibung)
- 2
- Drahtseil
- 4
- Zugträger, Litzen
- 6
- Zugträger, Seele
- 8
- Kunststoffmatrix
- 10
- Erste Zug-Dehnungs-Kurve
- 12
- Zweite Zug-Dehnungs-Kurve
- 14
- Tragmittel (1. Ausführungsform)
- 16
- Kunststoffmatrix
- 18
- Zugträger
- 20
- Verschleißmarkierung (Farbpunkt)
- 22
- Tragmittel (2. Ausführungsform)
- 24
- Verschleißmarkierung (Markierungselement)
- 26
- Tragmittel (3. Ausführungsform)
- 28
- Kunststoffmatrix
- 30
- Verschleißmarkierung (Strich)
- 32
- Tragmittel (4. Ausführungsform)
- 34
- Kunststoffmatrix
- 36
- Verschleißmarkierung (Profil)
- 37
- Einrichtung
- 38
- Mittel zum optischen Erfassen von Verschleißmarkierungen
- 40
- Datenverarbeitungsvorrichtung
- 42
- Anzeigeelement
- 46
- Tragmittel (4. Ausführungsform mit Polyrope-Kontur)
- 48
- Verschleißmarkierung (unter der Oberfläche 50)
- 50
- Erste, plane Oberfläche des Tragmittels 32, 46
- 52
- Zweite, gezahnte Oberfläche des Tragmittels 32, 46
- T
- Tiefe der Verschleißmarkierung 36
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7123030 C1 [0004]
- US 7409870 B1 [0004]
- US 9423369 B2 [0004]
- EP 0845672 B1 [0004]
