EP3947233A1 - Zustandsermittlung eines tragmittels - Google Patents

Zustandsermittlung eines tragmittels

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EP3947233A1
EP3947233A1 EP20710179.1A EP20710179A EP3947233A1 EP 3947233 A1 EP3947233 A1 EP 3947233A1 EP 20710179 A EP20710179 A EP 20710179A EP 3947233 A1 EP3947233 A1 EP 3947233A1
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EP
European Patent Office
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segment
markings
suspension element
load
segments
Prior art date
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Granted
Application number
EP20710179.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3947233B1 (de
Inventor
Florian Dold
Volker Zapf
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Inventio AG
Original Assignee
Inventio AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Inventio AG filed Critical Inventio AG
Publication of EP3947233A1 publication Critical patent/EP3947233A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3947233B1 publication Critical patent/EP3947233B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/12—Checking, lubricating, or cleaning means for ropes, cables or guides
    • B66B7/1207—Checking means
    • B66B7/1215—Checking means specially adapted for ropes or cables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B3/00—Applications of devices for indicating or signalling operating conditions of elevators
    • B66B3/002—Indicators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/12—Checking, lubricating, or cleaning means for ropes, cables or guides
    • B66B7/1207—Checking means
    • B66B7/1215—Checking means specially adapted for ropes or cables
    • B66B7/1238—Checking means specially adapted for ropes or cables by optical techniques

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the physical condition of a suspension element, a device for carrying out the method and a
  • Elevators or elevator systems have an elevator cabin for accommodating people and / or objects, as well as a drive with a traction sheave and usually a suspension element.
  • the suspension element is connected to the elevator car and guided over the traction sheave so that the drive can move the elevator car.
  • the suspension means is also with a
  • suspension element guide variants are also possible.
  • power transmission options such as are known, for example, from cable pulls.
  • an elevator system can also have several suspension elements that are guided parallel to one another.
  • a suspension element of the aforementioned type can be a load-bearing tension member made from steel wire strands, aramid fibers or carbon fibers or a cable made, which optionally has a plastic sheath. But it can also be a
  • Be elevator belt which is usually made of polyurethane and has load-bearing tension members in its interior, which are made of steel wire strands, aramid fiber bundles and / or carbon fiber bundles.
  • the suspension element is divided into segments by markings.
  • the markings can be replaced by a
  • Detection device are detected so that a change in length of the individual segments can be measured.
  • the changes in length of the individual segments are then compared with a limit value. As soon as one of the segments has reached the limit value, the suspension element must be replaced.
  • the point in time at which the suspension element is replaced often also referred to as the readiness for discard, is no longer made dependent on the operating hours, but on the actual status of the
  • the proposed method assumes that the change in length must always be determined with the same load, for example when traveling with the empty elevator car. Such empty trips provided for measuring purposes limit the availability of the elevator system.
  • the measured change in length also includes setting of the wire strands or
  • the object of the present invention is therefore to determine the discard status even more precisely from the state of the suspension element without restricting availability.
  • the support means has markings along its length which can be detected by means of a detection device.
  • the markings can be on the Surface of the suspension element can be applied, for example, by color printing or by thermal processes such as laser burn-in processes.
  • the markings can in particular be designed as points, horizontal lines, matrix codes, bar codes and the like.
  • the markings can also be of a different nature, such as, for example, RFID tags and the like arranged in the interior of the suspension element.
  • the detection device is matched to the marking used and can be a laser scanner, an RFID reader, a camera and the like.
  • the expansion difference of the suspension element is monitored segment by segment.
  • the elongation difference is determined by using a signal processing unit to determine a first elongation for a first load and a second elongation for a second load from a distance between two selected markings detected by the detection direction, and the elastic behavior of the two elongations
  • the expansion difference representing segments is calculated.
  • a load measuring device is provided by means of which the load acting on the suspension element between the two selected markings can be measured.
  • the use of the expansion difference as a criterion for determining the discarding point is based on the knowledge that, in addition to the setting effects, there is an additional change in length when individual wire strands or fibers are broken or subject to wear and the load-bearing cross-section of the suspension element is reduced. This reduction leads to a changed elastic behavior of the suspension element segment in that it becomes more flexible or “softer”. In other words, the expansion difference of a segment changes or increases
  • Suspension means Since the measurements to determine the expansion difference can be carried out independently of a specified load by detecting the acting load, the determination of the expansion difference is possible at any point in time and thus during the normal operation possible.
  • the calculated expansion difference can then be compared with an expansion difference limit value. If the expansion difference of a segment is equal to or greater than the expansion difference limit value, the signal processing unit preferably sends an alarm signal to a control unit of the elevator system and / or to an output unit in order, for example, to fix the elevator system and / or to indicate the required replacement of the suspension element.
  • a cross-sectional loss of the load-bearing cross-section can be calculated from the expansion difference and this can be compared with a limit value for the maximum permissible cross-sectional loss, or a breaking load loss can be calculated from the expansion difference and compared with a limit value for the maximum permissible breaking load loss.
  • Signal processing unit for example, by extrapolating older, determined strain difference, cross-sectional loss, or breaking load loss values and the currently determined values, the remaining service life of the suspension element in use can be calculated. The replacement of the
  • Plan suspension means in terms of predictive maintenance planning for both the operator and the maintenance company.
  • the expansion differences of the individual segments can be compared with one another and a hierarchy of the segments with regard to their expansion difference can be created.
  • the segments can be selected analogously to this hierarchy, so that the expansion difference of segments with an already increased expansion difference is determined and compared with the expansion difference limit value more frequently than of segments with an unchanged expansion difference.
  • there can be a random algorithm according to which segments with previously unchanged or slightly changed expansion differences and their expansion differences are selected at random be determined.
  • the markings are arranged on the suspension element, they can also
  • a detectability criterion with regard to the detectability of the markings can be present. If a marking does not meet this detectability criterion and is therefore not or difficult to read, the next readable marking can be selected by the detection device or the signal processing unit.
  • Strains of the segment are measured at different loads and stored as the force / strain curve representing the strain difference in the new state.
  • the expansion difference of the individual segments can then periodically be compared with the expansion difference assigned in each case
  • Cross-sectional loss of the load-bearing cross-section of this segment is calculated and the result is transmitted to an output unit.
  • this structure logically the Contains elevator system with the suspension element to be monitored.
  • the signal processing unit is set up to process the
  • Load measuring device is determined and a measured load acting on the suspension element is determined and an expansion difference representing the elastic behavior is calculated from the two expansions.
  • the signal processing unit has a corresponding one for this purpose
  • Signal processing unit a segment and accordingly two markings can be selected according to predetermined criteria. This selection can be transmitted to the detection device, which then detects the distance between the two selected markings.
  • An optical system is preferably used here and the length of the segments is selected so that at least two markings can be detected at the same time.
  • the detection time difference of the two selected markings and the speed or the speed profile of the suspension element relative to the detection device can also be detected and calculated in order to determine the correct distance between the two markings or the elongation of the segment.
  • each marking advantageously has a marking which can be clearly distinguished from the other markings.
  • the two selected markings are preferably arranged one after the other on the suspension element and delimit the segment whose expansion difference is to be calculated. It is also possible, however, for further markings arranged on the suspension element to be present between the two selected markings which delimit the segment. If these two selected markings can no longer be detected simultaneously by the detection device, the length of the segment, as mentioned above, must be calculated from the detection time and the speed.
  • the device described above can be a permanent, permanent component of an elevator system.
  • the aforementioned device is only temporarily installed in an elevator system in order to be able to more precisely estimate the emerging end of the service life and to be able to better plan the upcoming replacement.
  • an existing system can also be retrofitted with the device described.
  • the elevator system includes an updated digital double data record that contains the physical components of the elevator system in digital form as interconnected and interacting component model data records with characterizing properties.
  • the signal processing unit is set up to exchange data with the updated digital double data record.
  • the data transmitted by the signal processing unit to the updated digital double data record can include the expansion differences of segments, which can be transferred as characterizing properties to assigned virtual segments of a support means of the updated digital double data record, which is mapped as a digital component model data record.
  • segments which can be transferred as characterizing properties to assigned virtual segments of a support means of the updated digital double data record, which is mapped as a digital component model data record.
  • Simulation results with further data of the updated digital double data set are processed by the output unit and displayed as a three-dimensional virtual representation on a screen.
  • Such a representation can also be dynamic, which means that in the virtual representation of the
  • Elevator system can move three-dimensionally represented component model data sets analogously to the physical elevator system and dynamically change their physical
  • Figure 1 schematically an elevator installation with an inventive
  • FIG. 3 a diagram with the force-elongation curves on which the invention is based, the first curve being the difference in elongation of a segment when new and the second curve being the difference in elongation of the same segment upon reaching the
  • ADTD updated digital double data record
  • Signal processing unit can exchange data.
  • FIG. 1 schematically shows an elevator installation 1 which is arranged in an elevator shaft 3 of a structure 5.
  • the elevator system 1 connects several floors 7, 9 of the structure 5 in the vertical direction and is used to transport people and / or objects.
  • the elevator installation 1 has an elevator car 11, a drive 13 with a
  • a device 21 according to the invention is arranged in the elevator installation 1, which has a support means 23, a detection device 29, a
  • Signal processing unit 31 and a load measuring device 33 comprises.
  • Carbon fiber ropes or belts with tension members used.
  • a tension member can be any tension member.
  • Steel strands, aramid fiber bundles or carbon fiber bundles enclosed by a polyurethane cover, can be arranged inside the belt.
  • the markings 25 shown in FIG. 1 are arranged along the length of the suspension element 23 and shown as small projections. In order not to impair driving comfort, the markings 25 are preferably not formed protruding, but rather applied to the surface of the suspension element 23, for example by color printing or by thermal processes such as laser burn-in processes. Breakthroughs or depressions arranged transversely to the longitudinal extension in the support means 23 could also serve as markings.
  • the markings 25 can be designed as points, horizontal lines, matrix codes, bar codes and the like.
  • the markings 25 can, however, also be of a different nature, such as, for example, RFID tags and the like arranged in the interior of the suspension element.
  • the detection device 29 is matched to the markings 25 used and can be a laser scanner, an RFID reader, a camera and the like, so that the markings 25 can be detected without any problems. As shown in FIG. 1, several markings 25 can be detected simultaneously by the detection device 29. This has the decisive advantage that at least the distance between two adjacently arranged markings 25 and thus the segment length L of the segment S defined by the detectable markings 25 can be obtained directly from the
  • Detection device 29 can be determined and the speed of the support means 23 passing by the detection device 29 does not have to be detected in order to calculate the segment length L of the segment S between the two markings 25 using the speed and the detection time.
  • the suspension element guide variant shown in FIG. 1 shows a suspension element 23, the two ends of which are connected to the structure 5 via suspension element end connections 35 and which is guided over the traction sheave 15 and over pulleys 19 of the counterweight 17 and the elevator car 11. From this it can be clearly seen which
  • the suspension element 23 is exposed to alternating bending loads during the operation of the elevator installation 1.
  • the suspension element 23 is loaded with high tensile forces by the elevator car 11 and the counterweight 17. Since the elevator car 11 and the counterweight 17 are accelerated and braked again in both vertical directions, the tensile force is also superimposed by an increasing tensile force.
  • the tensile force or load acting on the support means 23 can be determined by means of the
  • the load measuring device 33 and the detection device 29 are connected to the Signal processing unit 31 via those shown with a dash-dotted line
  • the state of the suspension element 23 can be monitored with an elevator installation 1 which has a corresponding device 21.
  • the values calculated in this way for the expansion difference, the loss of cross-section or the loss of breaking load can then be compared with a corresponding limit value. If these calculated values of a segment S are equal to or greater than the corresponding limit value, the signal processing unit 31 can send an alarm signal to a control unit 45 of the elevator system 1 and / or wired or wirelessly to an output unit 47 via a signal line 43 in order to trigger further actions , such as fixing the elevator system 1 and / or indicating the necessary replacement of the suspension element 23.
  • FIGS. 2A to 2C show, in one possible embodiment, the same section of a suspension element 23 divided into segments Si, S2, S n by means of markings 25 A, 25B, 25C in different stages.
  • Each of the markings 25A, 25B, 25C is a matrix code printed on the material of the suspension element 23, which is a unique,
  • the markings 25A, 25B, 25C delimit the segments Si, S2, S n, the segment boundaries 41 being defined by the lower edges of the markings 25A, 25B, 25C in the present exemplary embodiment.
  • the middle, the upper edge could each have a specific centering point
  • Marking 25A, 25B, 25C or other clearly identifiable properties of the marking 25A, 25B, 25C can be used to define the segment boundary 41.
  • S n selected markings 25A, 25B, 25C preferably arranged one after the other on the support means 23 and delimit the segment Si, S2, S n thereof
  • Expansion difference AF (see Figure 3) is to be calculated.
  • these are the segment Si with the segment length Li and the segment S2 with the Segment length L2.
  • Detection device 29 can be detected.
  • the illegible mark 25A, 25B, 25C can be skipped and the next mark 25A, 25B, 25C selected.
  • the middle of the three shown markings 25B is illegible for the detection device 29, so that it is skipped and another marking 25B arranged on the support means 23 is present between the two selected markings 25A, 25C that delimit the segment S3.
  • this newly defined segment S3 has the segment length L3. Provided that these two selected markings 25 A, 25 C no longer simultaneously through the
  • Detection device 29 can be detected, the segment length L3 of the
  • Segments S3, as mentioned above, can be calculated from the acquisition time of the two markings 25A, 25C and the speed of the suspension element 23.
  • FIG. 2A shows a section of the suspension element 23 in a brand new, unloaded state, so that the segments Si, S2 have the segment lengths Li, L2 created by the printing of the markings 25A, 25B, 25C exhibit.
  • FIG. 2B shows the same section as FIG. 2A, also in the new condition, but for example under the load FN, which corresponds, for example, to the maximum permissible load or maximum permissible loading of the elevator car 11.
  • the suspension element 23 is stretched so that the segment Si has the segment length Li + F NSI and the segment S2 has the segment length L2 + F NS 2.
  • FIG. 2C shows the same section as FIG. 2B under the same load FN, but after long use of the suspension element 23, when it has reached the end of its service life or is ready for discard.
  • the segment length Li + R + F ABSI of the first segment Si has increased by at least the setting effects R for the same load F N.
  • the setting effects R of the segment S1 alone do not lead to discard, as this is essentially due to the irreversible alignment of the tension members under load and / or due to irreversible or permanent extensions due to rolling effects on the
  • Deflection rollers are caused and the load-bearing cross section of the suspension element 23 is not significantly reduced as a result.
  • the length portion of the expansion when FABSI is ready for discard can differ from the length portion of the expansion when it is new, FNSI.
  • this can only be determined if the pure length component of the setting effects R were known.
  • this cannot be determined in isolation from the elongation.
  • the segment S2 also has setting effects R, so that it is the segment length
  • FIG. 3 shows a diagram with the force-elongation curves DNEU, DAB and Dsi on which the invention is based.
  • the first force-strain curve DNEU represents the difference in elongation A £ NEW of a segment Si, S2, S n when new and the second force-elongation curve D AB is the difference in elongation A £ AB of a segment Si, S2, S n when it is ready for discard.
  • the elongation £ of a segment Si, S2, S n is plotted on the ordinate of the diagram as a percentage of the original segment length Li, L2, L n and the load F acting in the segment Si, S2, S n or on the suspension element 23 is plotted on the abscissa.
  • the diagram shown clearly shows that the setting effects R have no influence on the monitoring of the state of the suspension element 23.
  • the setting effects R are a pure offset between the two force-strain curves DNEU, DAB.
  • Signal processing unit 31 from a distance or the segment length Li, L2, L n between two selected ones detected by the detection direction 29
  • Markings 25 a first elongation £ 1 with a first load F 1 and a second elongation £ 2 with a second load F2 is determined and from the two elongations £ i, £ 2 an elongation difference
  • a £ representing the elastic behavior is calculated according to the following general formula :
  • ANEU cross-sectional area of the load-bearing cross-section of the suspension element in
  • the loss of cross section DA or loss of breaking load AF B ch can be compared with defined limit values for the maximum permissible loss of cross section DA limit or the maximum permissible loss of breaking load AFs ch limit . When these limit values are reached, the discard is also reached.
  • the use of the expansion difference AF as a criterion for determining the discard status is based on the knowledge that in addition to the setting effects R, an additional change in length occurs when individual wire strands or fibers of the load-bearing cross section of a suspension element 23 are broken and the load-bearing cross section of the suspension element 23 is reduced as a result .
  • This reduction leads to a changed elastic behavior of the segment Si, S 2 , S n , which has been weakened by fractures and wear, in that it becomes more flexible or "softer".
  • the expansion difference AF of a segment Si, S 2 , S n which has broken wire strands or broken fibers changes or increases. It can be seen here that the most important criterion for determining the
  • Discard is used, namely the reduction of the load-bearing cross-section of the suspension element 23. Since the measurements for determining the expansion difference AF can be made independently of a specified load Fi, F 2 by detecting the acting load Fi, F 2, the determination of the expansion difference AF possible at any time and thus during normal operation of the elevator system 1.
  • the two loads Fi, F 2 should logically be different and the measurements should preferably take place with the elevator car 11 traveling in the same direction.
  • the loads Fi, F 2 acting between the two selected markings 25 during the expansion measurements on the suspension element 23, the one shown in FIG. 1 is used
  • Load measuring device 33 is provided.
  • the remaining service life of the suspension element 23 in use can be calculated in the signal processing unit 31, for example by extrapolating older, determined expansion difference values AF and the most recent expansion difference values AF will. By means of this remaining service life plan the replacement of the suspension element 23 in the sense of predictive maintenance planning for both the operator and the maintenance company.
  • the suspension element 23 actually used is analyzed in its new condition.
  • an expansion difference in the new condition AFNEU of each segment Si, S2, S n can be measured and stored by measuring several expansions of the segment Si, S2, S n at different loads Fi, F 2 in the new condition and as the Strain difference in the new state AFNEU representing force / strain curve is stored.
  • the expansion difference of the individual segments Si, S2, S n can then be compared periodically with the respectively assigned expansion difference in the new condition AFNEU.
  • FIG. 4 shows in more detail in a three-dimensional view the elevator installation 1 of FIG. 1 with a device 21 according to the invention.
  • the elevator installation 1 of FIG. 4 there are clearly three suspension elements 23A, 23B, 23C which are arranged parallel to one another belong to the device 21. Due to different setting effects, dynamic load differences, friction and the like, not all three suspension elements 23A, 23B, 23C are equally loaded, that is to say are subjected to the same load.
  • each of the three suspension elements 23A, 23B, 23C has one Load measuring devices 33A, 33B, 33C, which also belong to the device 21, are assigned.
  • Detection device 29 of device 21 can detect the markings, not shown, of all three suspension elements 23A, 23B, 23C.
  • a particularly precise monitoring of the state of the suspension element can be achieved if the elevator system 1 includes an updated digital double data record 101 which includes the physical components of the elevator system 1 in digital form as interconnected and interacting component model data records
  • the signal processing unit 31 of the device 21, as shown by the double arrow 161, is set up to include the updated digital doppelganger data set 101 to exchange data 131.
  • the updated digital double data record 101 depicting the elevator installation 1 is referred to as ADDD 101 in the following for reasons of better readability.
  • the ADDD 101 is a virtual image that is as comprehensive as possible, tracks the current physical state of the elevator system 1 and therefore represents a virtual elevator system assigned to the elevator system 1.
  • the ADDD 101 is not just a virtual shell model of the elevator system 1 that is shown in approximately represents its dimensions, but it is each individual physical component from the elevator car 11, the shaft doors 49, the counterweight 17 to the last screw with as many characterizing properties of these components as possible also in digitized form in the ADDD 101 as a component model data set of the elevator car 111, as a component model data record of the shaft doors 149, as a component model data record of the counterweight 117, etc. available and mapped.
  • interfaces of the elevator installation 1, such as, for example, the elevator shaft 3 belonging to the building 5 can be mapped as a component model data record 103 in ADDD 101.
  • the characterizing properties of their physical counterparts of the elevator installation 1 contained in the component model data sets 111, 149, 117 can be geometric dimensions of the components such as a length, a width, a height, a cross section, radii, fillets, etc.
  • the surface properties of the components such as roughness, textures, coatings, colors,
  • Reflectivities, etc. belong to the characterizing properties. Furthermore, material values such as the modulus of elasticity, the
  • Tensile strength value, etc. can be stored as characterizing properties of the respective component. These are not theoretical properties (target data), such as those found on a production drawing, for example, but characterizing properties (actual data) actually determined on the physical component. Information relevant to assembly, such as the actually applied tightening torque of a screw and thus its pretensioning force, are preferably assigned to the respective component.
  • the data 131 transmitted from the signal processing unit 31 to the ADDD 101 can include the expansion differences Afsi, A £ s2, Afs n of segments Si, S2, S n , which as characterizing properties of assigned virtual segments Si, S2, S n a suspension element 123A, 123B, 123C of the ADDD 101, which is mapped as a digital component model data record.
  • the measured lengths Li, L2, Ln of the segments Si, S2, S n can also be transmitted, so that the component model data records of the suspension elements 123A, 123B, 123C also have the effective lengths of their physical counterparts.
  • the ADDD 101 is not tied to a specific storage location or processing location. It can, for example, be stored in the signal processing unit 31 of the device, but also in the control unit 45, in a computer 121 or in a network with several computer systems.
  • the ADDD 101 can be implemented in a computer network that stores and processes data in a data cloud 50 (cloud).
  • the computer network can have a memory or, as shown symbolically, memory resources 151 in the data cloud 50, in which the data of the ADDD 101 (symbolically with
  • Passenger transport system 1 shown can be stored, for example in electronic or magnetic Lorm. This means that the ADDD 101 can be stored in any storage location.
  • the ADDD 101 provides an excellent virtual simulation platform because it contains and depicts all the relevant characterizing properties of the physical components.
  • the simulations can, for example, in the data cloud 50, but also through temporary Storage and processing of the ADDD 101 in the signal processing unit 31 can be carried out.
  • Additional loads such as suspension element vibrations due to the changed expansion differences Afsi, A £ s2, Afs n and / or due to the changed length of the suspension element 23A, 23B, 23C can be simulated and their effects on the other components can be investigated, so that, for example, the increased expansion difference is not directly Afsi, A £ s2, Afsn of the segment Si, S2, S n or the correspondingly reduced load-bearing cross-section determines the discard age, but rather the changing vibration behavior of the suspension element 23A, 23B, 23C and its effects, for example, on the ride comfort and the components of the elevator system 1 such as the guide rails 55, the guide shoes of the elevator car 11 and the like.
  • the remaining time until discard also referred to as remaining service life ⁇ AB , can be calculated.
  • the simulation results 159 obtained in this way can then be transmitted to an output unit, in the present example the screen 122 of a portable computer 121, as shown by the arrow 163.
  • alarm signals 155 can also be generated and transmitted to the output unit 122, in particular, of course, when the calculations and / or simulations have shown that the suspension element 23A, 23B, 23C has reached its discard status.
  • the output unit does not necessarily have to be a screen 122, but can also be, for example, a loudspeaker and the like.
  • the alarm signal 155 can, for example, also be sent to the
  • FIGS. 1 to 4 relate to different aspects of the present invention and these have been described in detail using the example of an elevator system 1 with a so-called 2: 1 suspension element guide variant, it is obvious that the method steps described and a corresponding device also apply equally to elevator systems 1 with other suspension element guide variants such as 1: 1, 3: 1, etc. apply.
  • the signal processing unit 31 is shown in FIGS. 1 and 4 as a self-contained unit composed of hardware and software.
  • the signal processing unit 31 can, however, also be implemented separately from the physical elevator installation 1, for example on the portable computer 121 or in the data cloud 50.

Landscapes

  • Maintenance And Inspection Apparatuses For Elevators (AREA)
  • Lift-Guide Devices, And Elevator Ropes And Cables (AREA)
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung 21 zur Überwachung des physischen Zustandes eines Tragmittels 23,welches mit einer Aufzugkabine 11 verbunden ist und diese bewegen kann. Das Tragmittel 23 weist seiner Länge entlang Markierungen 25 auf, die das Tragmittel 23 in Segmente S1, S2, Sn unterteilen. Erfindungsgemäss kann segmentweise die Dehnungsdifferenz ΔƐ des Tragmittels 23 überwacht werde, indem mittels einer Signalverarbeitungseinheit 31 aus einem Abstand zwischen zwei ausgewählten, von der Erfassungsrichtung 29 erfassten Markierungen 25 eine erste Dehnung Ɛ1 bei einer ersten Last F undeine zweite Dehnung Ɛ2 bei einer zweiten Last 2 ermitteltwird und aus den beiden Dehnungen Ɛ1, Ɛ2 einedas elastische Verhalten des Segmentes S1, S2, Sn repräsentierende Dehnungsdifferenz ΔƐ errechnet wird, wobei mittels einer Lastmesseinrichtung 33 die am Tragmittel 23 zwischen den zwei ausgewählten Markierungen 25 wirkende Last F 1 , F2 gemessen werden kann.

Description

Zustandsermittlung eines Tragmittels
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des physischen Zustandes eines Tragmittels, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine
Aufzugsanlage mit dieser Vorrichtung.
Aufzüge beziehungsweise Aufzugsanlagen weisen eine Aufzugkabine zur Aufnahme von Personen und/oder Gegenständen, sowie einen Antrieb mit einer Treibscheibe und üblicherweise ein Tragmittel auf. Das Tragmittel ist mit der Aufzugkabine verbunden und über die Treibscheibe geführt, so dass der Antrieb die Aufzugkabine bewegen kann. Je nach Ausgestaltung der Aufzugsanlage ist das Tragmittel zudem mit einem
Gegengewicht verbunden. Ferner sind verschiedene Tragmittelführungsvarianten möglich. Je nach Tragmittelführungsvariante sind Kraftübersetzungsmöglichkeiten vorhanden, wie sie beispielsweise von Seilzügen bekannt sind. Zudem kann eine Aufzugsanlage auch mehrere zueinander parallel geführte Tragmittel aufweisen.
Das kritischste Bauteil einer Aufzugsanlage ist das Tragmittel. Kritisch deshalb, weil es einerseits personentragend ist und andererseits fünktionsbedingt höchsten Belastungen wie hohen, schwellenden Zugkräften und Biegewechseln ausgesetzt wird. Ein Tragmittel der vorgenannten Art kann ein aus Stahldrahtlitzen, Aramidfasem oder Kohlefasem gefertigter lasttragender Zugträger beziehungsweise gefertigtes Seil sein, das gegebenenfalls eine Kunststoffummantelung aufweist. Es kann aber auch ein
Aufzugsriemen sein, der üblicherweise aus Polyurethan gefertigt ist und in seinem Inneren lasttragende Zugträger aufweist, die aus Stahldrahtlitzen, Aramidfaserbündel und/oder Kohlefaserbündel gefertigt sind.
Aufgrund der Tragmittelführung über die Treibscheibe und gegebenenfalls über Umlenkrollen ist nicht jeder Längenabschnitt des Tragmittels den gleichen Belastungen ausgesetzt, so dass die einzelnen Längenabschnitte nach einer gewissen Betriebsdauer unterschiedliche Verschleisserscheinungen zeigen. Die die Lebensdauer limitierende Verschleisserscheinung ist hierbei die Abnahme des tragenden Querschnitts infolge von Draht- oder Faserbrüchen der lasttragenden Zugträger des Tragmittels.
Aufgrund dieser Verschleisserscheinungen muss das Tragmittel periodisch ausgetauscht werden, wobei logischerweise dessen am stärksten beschädigter Längenabschnitt massgebend ist. Üblicherweise wurden bisher die Anzahl Biegewechsel des Tragmittels als Mass des Verschleisses herangezogen, ohne den tatsächlichen Zustand des Tragmittels zu berücksichtigen. Dieser Austausch ist sehr teuer, weshalb seitens der Betreiber ein hohes Interesse besteht, das Tragmittel möglichst lange zu nutzen, ohne aber einen Tragmittelbruch während des Betriebes zu riskieren.
Um diesem Bedürfnis zu entsprechen, schlägt die US2003/0111298A1 eine
Überwachung des Tragmittels in der Aufzugsanlage vor. Hierzu ist das Tragmittel durch Markierungen in Segmente unterteilt. Die Markierungen können durch eine
Erfassungseinrichtung erfasst werden, so dass eine Längenänderung der einzelnen Segmente gemessen werden kann. Die Längenänderungen der einzelnen Segmente werden dann mit einem Grenzwert verglichen. Sobald eines der Segmente den Grenzwert erreicht hat, muss das Tragmittel ersetzt werden. Mittels dieser Überwachung wird der Zeitpunkt des Tragmittelaustauschs, oft auch als Ablegereife bezeichnet, nicht mehr von den Betriebsstunden abhängig gemacht, sondern vom tatsächlichen Zustand des
Aufzugtragmittels .
Das vorgeschlagene Verfahren setzt gemäss der Beschreibung der US2003/0111298A1 aber voraus, dass immer bei derselben Last, beispielsweise bei einer Lahrt mit der leeren Aufzugkabine, die Längenänderung bestimmt werden muss. Solche zu Messzwecken vorgesehene Leerfahrten schränken die Verfügbarkeit der Aufzugsanlage ein. Zudem beinhaltet die gemessene Längenänderung auch ein Setzen der Drahtlitzen oder
Laserbündel, welches auf die Tragfähigkeit des Tragmittels keinen Einfluss hat. Die vorgeschlagene Lösung kann aufgrund der an sich unbedenklichen Setzeffekte, die im Messresultat enthalten sind, zu einem zu frühen Austausch des Tragmittels führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, die Ablegereife ohne Einschränkung der Verfügbarkeit noch präziser aus dem Zustand des Tragmittels zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung des physischen Zustandes eines Tragmittels, welches mit einer Aufzugkabine verbunden ist und diese bewegen kann. Das Tragmittel weist seiner Länge entlang Markierungen auf, die mittels einer Erfassungseinrichtung erfasst werden können. Die Markierungen können auf der Oberfläche des Tragmittels beispielsweise durch einen Farbdruck oder durch thermische Verfahren wie Laser-Einbrennverfahren aufgebracht werden. Die Markierungen können hierbei insbesondere als Punkte, horizontale Linien, Matrixcodes, Barcodes und dergleichen mehr ausgestaltet sein. Die Markierungen können aber auch anderer Natur sein wie beispielsweise im Innern des Tragmittels angeordnete RFID-Tags und dergleichen mehr. Dem entsprechend ist die Erfassungseinrichtung auf die verwendete Markierung abgestimmt und kann ein Laserscanner, ein RFID-Lesegerät, eine Kamera und dergleichen mehr sein.
Damit Setzeffekte keinen Einfluss auf die Zustandsermittlung haben, wird
erfindungsgemäss anstelle der reinen Längenänderung beziehungsweise Dehnung, segmentweise die Dehnungsdifferenz des Tragmittels überwacht. Die Ermittlung der Dehnungsdifferenz erfolgt dadurch, dass mittels einer Signalverarbeitungseinheit aus einem Abstand zwischen zwei ausgewählten, von der Erfassungsrichtung erfassten Markierungen eine erste Dehnung bei einer ersten Last und eine zweite Dehnung bei einer zweiten Last ermittelt wird und aus den beiden Dehnungen eine das elastische Verhalten der Segmente repräsentierende Dehnungsdifferenz errechnet wird. Um die bei den Dehnungsmessungen wirkenden Lasten zu erfassen, ist eine Lastmesseinrichtung vorhanden, mittels der die am Tragmittel zwischen den zwei ausgewählten Markierungen wirkende Last gemessen werden kann.
Dem Heranziehen der Dehnungsdifferenz als Kriterium zur Bestimmung der Ablegereife steht die Erkenntnis zugrunde, dass zu den Setzeffekten eine zusätzliche Längenänderung dann entsteht, wenn einzelne Drahtlitzen oder Fasern gebrochen oder Verschleiss unterworfen sind und der tragende Querschnitt des Tragmittels reduziert ist. Diese Reduzierung führt zu einem veränderten elastischen Verhalten des Tragmittelsegments, indem es dehnbarer beziehungsweise «weicher» wird. Mit anderen Worten verändert beziehungsweise erhöht sich die Dehnungsdifferenz eines Segmentes, welches
Drahtlitzenbrüche oder Faserbrüche aufweist. Hierbei ist ersichtlich, dass mittels des vorgeschlagenen Verfahrens das wichtigste Kriterium zur Bestimmung der Ablegereife herangezogen wird, nämlich die Verringerung des tragenden Querschnitts des
Tragmittels. Da durch die Erfassung der wirkenden Last die Messungen zur Ermittlung der Dehnungsdifferenz unabhängig von einer festgelegten Last erfolgen können, ist die Bestimmung der Dehnungsdifferenz zu jedem Zeitpunkt und damit während des normalen Betriebes möglich.
Die errechnete Dehnungsdifferenz kann hernach mit einem Dehnungsdifferenz- Grenzwert verglichen werden. Wenn die Dehnungsdifferenz eines Segmentes gleich oder grösser als der Dehnungsdifferenz -Grenzwert ist, sendet die Signalverarbeitungseinheit vorzugsweise ein Alarmsignal an eine Steuerungseinheit der Aufzugsanlage und/oder an eine Ausgabeeinheit, um beispielsweise die Aufzugsanlage festzusetzen und/oder den erforderlichen Austausch des Tragmittels anzuzeigen.
Alternativ oder ergänzend kann aus der Dehnungsdifferenz ein Querschnittverlust des tragenden Querschnitts berechnet und dieser mit einem Grenzwert für den maximal zulässigen Querschnittverlust verglichen werden oder aus der Dehnungsdifferenz ein Bruchlastverlust berechnet und dieser mit einem Grenzwert für den maximal zulässigen Bruchlastverlust verglichen werden.
Wenn die errechnete Dehnungsdifferenz oder der errechnete Querschnittverlust oder der errechnete Bruchlastverlust eines Segmentes unterhalb des Dehnungsdifferenz-, Querschnittverlust-, oder Bruchlastverlust-Grenzwertes hegt, kann in der
Signalverarbeitungseinheit beispielsweise mittels Extrapolation älterer, ermittelter Dehnungsdifferenz-, Querschnittverlust-, oder Bruchlastverlust-Werte und den aktuell ermittelten Werten die Restlebensdauer des im Einsatz befindlichen Tragmittels berechnet werden. Mittels dieser Restlebensdauer lässt sich der Austausch des
Tragmittels im Sinne einer vorausschauenden Wartungsplanung sowohl für den Betreiber als auch für die Wartungsfirma planen.
Um die aus den Messungen und Berechnungen sich ergebenden Datenmengen zu reduzieren, können die Dehnungsdifferenzen der einzelnen Segmente miteinander verglichen und eine Hierarchie der Segmente bezüglich ihrer Dehnungsdifferenz erstellt werden. Analog dieser Hierarchie kann eine Auswahl der Segmente erfolgen, so dass die Dehnungsdifferenz von Segmenten mit bereits erhöhter Dehnungsdifferenz häufiger ermittelt und mit dem Dehnungsdifferenz-Grenzwert verglichen werden, als von Segmenten mit unveränderter Dehnungsdifferenz. Ferner kann ein Zufallsalgorithmus vorhanden sein, nach welchem zufallsweise Segmente mit bis anhin unveränderter oder leicht veränderter Dehnungsdifferenz ausgewählt und deren Dehnungsdifferenzen ermittelt werden.
Da die Markierungen auf dem Tragmittel angeordnet sind, können sie ebenfalls
Verschleisserscheinungen unterworfen sein. Um eine störungsfreie Bestimmung der Dehnungsdifferenz weiterhin zu ermöglichen, kann ein Erfassbarkeit-Kriterium hinsichtlich der Erfassbarkeit der Markierungen vorhanden sein. Sofern eine Markierung diesem Erfassbarkeit-Kriterium nicht genügt und daher nicht oder schlecht lesbar ist, kann von der Erfassungseinrichtung oder der Signalverarbeitungseinheit die nächste lesbare Markierung gewählt werden.
Um die Veränderung der Steifigkeit präziser beurteilen zu können, ist es vorteilhaft, wenn nicht auf einen Standardwert des Herstellers zurückgegriffen wird, sondern das tatsächlich eingesetzte Tragmittel in seinem Neuzustand analysiert wird. Hierzu kann bei der Inbetriebnahme des Tragmittels eine Dehnungsdifferenz im Neuzustand jedes Segments gemessen und abgespeichert werden, indem im Neuzustand mehrere
Dehnungen des Segmentes bei unterschiedlichen Lasten gemessen werden und als die Dehnungsdifferenz im Neuzustand wiedergebende Kraft/Dehnungskurve abgespeichert wird. Während des Betriebes können dann periodisch die Dehnungsdifferenz der einzelnen Segmente mit der jeweils zugeordneten Dehnungsdifferenz der
Kraft/Dehnungskurve im Neuzustand verglichen werden.
Aus der Änderung der Dehnungsdifferenz eines Segments lässt sich auch der
Querschnittsverlust des tragenden Querschnitts dieses Segments berechnet und das Resultat an eine Ausgabeeinheit übermitteln.
Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung erforderlich, wobei diese zumindest ein mittels Markierungen in Segmente unterteiltes Tragmittel, eine
Lastmesseinrichtung, eine Signalverarbeitungseinheit und eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Markierungen aufweist. Die Lastmesseinrichtung kann sehr unterschiedlich ausgestaltet sein. Sie kann beispielsweise eine Kraftmesszelle beinhalten, welche im Tragmittel angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Kraftmesszelle jedoch nicht im
Tragmittel angeordnet, sondern Teil einer Tragmittelendbefestigungsstelle, an der eines der Tragmittelenden des Tragmittels entweder an der Kabine, am Gegengewicht oder an einem Teil eines Bauwerkes befestigt ist, wobei dieses Bauwerk logischerweise die Aufzugsanlage mit dem zu überwachenden Tragmittel enthält.
Die Signalverarbeitungseinheit ist dazu eingerichtet, segmentweise die
Dehnungsdifferenz des Tragmittels zu überwachen, indem diese aus einem Abstand zwischen zwei ausgewählten, von der Erfassungsrichtung erfassten Markierungen eine erste Dehnung bei einer ersten, von der Lastmesseinrichtung am Tragmittel wirkenden, gemessenen Last und eine zweite Dehnung bei einer zweiten, von der
Lastmesseinrichtung am Tragmittel wirkenden, gemessenen Last ermittelt und aus den beiden Dehnungen eine das elastische Verhalten repräsentierende Dehnungsdifferenz errechnet. Hierzu verfügt die Signalverarbeitungseinheit um eine entsprechende
Hardware mir Prozessor und Speichereinheiten sowie über eine geeignete Software, in der unter anderem auch die in der Ligurenbeschreibung aufgeführten Lormeln implementiert sind.
Je nach programmierten Verfahrensabläufen in der Software, sind durch die
Signalverarbeitungseinheit ein Segment und dementsprechend zwei Markierungen nach vorgegebenen Kriterien auswählbar. Diese Auswahl kann an die Erfassungseinrichtung übermittelt werden, welche hernach den Abstand zwischen den beiden ausgewählten Markierungen erfasst. Vorzugsweise wird hierbei ein optisches System verwendet und die Länge der Segmente so gewählt, dass zumindest zwei Markierungen gleichzeitig erfasst werden können. Zur Bestimmung der Dehnung eines Segmentes kann gegebenenfalls auch die Erfassungszeit-Differenz der beiden ausgewählten Markierungen sowie die Geschwindigkeit beziehungsweise das Geschwindigkeitsprofil des Tragmittels relativ zur Erfassungseinrichtung erfasst und verrechnet werden, um den korrekten Abstand zwischen den beiden Markierungen beziehungsweise die Dehnung des Segmentes zu bestimmen.
Um die gravierendsten Verschleissstellen eindeutig lokalisieren zu können, weist vorteilhafterweise jede Markierung eine, von den anderen Markierungen eindeutig unterscheidbare Kennzeichnung auf.
Um die Erfassung zu erleichtern, sind die zwei ausgewählten Markierungen vorzugsweise aufeinander folgend am Tragmittel angeordnet und begrenzen das Segment, dessen Dehnungsdifferenz errechnet werden soll. Es ist aber auch möglich, dass zwischen den beiden ausgewählten Markierungen die das Segment begrenzen, weitere am Tragmittel angeordnete Markierungen vorhanden sind. Sofern diese beiden ausgewählten Markierungen nicht mehr gleichzeitig durch die Erfassungseinrichtung erfasst werden können, muss die Länge des Segments wie weiter oben erwähnt, aus der Erfassungszeit und der Geschwindigkeit errechnet werden.
Die vorangehend beschriebene Vorrichtung kann fester, dauerhaft vorhandener Bestandteil einer Aufzugsanlage sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass die vorgenannte Vorrichtung nur temporär in einer Aufzugsanlage installiert wird, um das sich abzeichnende Lebensdauerende präziser abschätzen und den anstehenden Austausch besser planen zu können. Selbstverständlich kann eine bestehende Anlage auch mit der beschriebenen Vorrichtung nachgerüstet werden.
Eine besonders präzise Überwachung lässt sich dann erreichen, wenn die Aufzugsanlage einen Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger-Datensatz umfasst, der die physischen Komponenten der Aufzugsanlage in digitaler Form als miteinander verbundene und interagierende Bauteilmodell-Datensätze mit charakterisierenden Eigenschaften beinhaltet. Hierbei ist die Signalverarbeitungseinheit dazu eingerichtet, mit dem Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger-Datensatz Daten auszutauschen.
Die von der Signalverarbeitungseinheit an den Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger- Datensatz übermittelten Daten können die Dehnungsdifferenzen von Segmenten umfassen, welche als charakterisierende Eigenschaften auf zugeordnete virtuelle Segmente eines als digitaler Bauteilmodell-Datensatz abgebildetes Tragmittel des Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger-Datensatzes übertragen werden können. Hierbei werden die entsprechenden, bisherigen charakterisierenden Eigenschaften
beziehungsweise Dehnungsdifferenzwerte der virtuellen Segmente ersetzt und dadurch der Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger-Datensatz aktualisiert.
Mittels des Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger-Datensatzes können statische und dynamische Simulationen zur Ermittlung der Ablegereife beziehungsweise zur Restlebensdauer durchgeführt werden. Der Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger- Datensatz liefert hierbei eine hervorragende virtuelle Simulationsumgebung, da er alle relevanten charakterisierenden Eigenschaften der physischen Bauteile der Aufzugsanlage enthält und abbildet. So können beispielsweise Zusatzbelastungen wie
Tragmittelschwingungen aufgrund der veränderten Steifigkeiten simuliert und deren Auswirkungen auf die anderen Bauteile untersucht werden, so dass beispielsweise nicht unmittelbar die erhöhte Dehnungsdifferenz des Segmentes, beziehungsweise der entsprechend reduzierte tragende Querschnitt die Ablegereife bestimmt, sondern das sich verändernde Schwingungsverhalten des Tragmittels und dessen Auswirkungen beispielsweise auf den Fahrkomfort und andere Bauteile der Aufzugsanlage wie die Führungsschienen, die Führungsschuhe der Aufzugkabine und dergleichen mehr. Die so gewonnenen Simulationsresultate können anschliessend in der Signalverarbeitungseinheit durch entsprechend programmierte Fogik bewertet werden, gegebenenfalls kann durch die Signalverarbeitungseinheit ein Alarmsignal generiert und an eine Steuerungseinheit der Aufzugsanlage und/oder eine Ausgabeeinheit übermittelt werden. Die Ausgabeeinheit kann verschiedene Ausgestaltungen aufweisen. Sie kann beispielsweise Anzeigemittel wie Fautsprecher oder Bildschirme aufweisen. Des Weiteren können die
Simulationsresultate mit weiteren Daten des Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger- Datensatzes von der Ausgabeeinheit aufbereitet und als dreidimensionale virtuelle Darstellung auf einen Bildschirm dargestellt werden. Eine derartige Darstellung kann auch dynamisch sein, das heisst, dass sich in der virtuellen Darstellung der
Aufzugsanlage analog zur physischen Aufzugsanlage dreidimensional dargestellte Bauteilmodell-Datensätze bewegen lassen und sich dynamisch ihren physischen
Äquivalenten entsprechend, verhalten.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die
Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind. Es zeigen:
Figur 1: schematisch eine Aufzugsanlage mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, welche ein mittels Markierungen in Segmente unterteiltes Tragmittel, eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Markierungen sowie eine Lastmesseinrichtung aufweist;
Figur 2A bis 2C: in einer möglichen Ausgestaltung ein Abschnitt eines mittels
Markierungen in Segmente unterteiltes Tragmittel, wobei die Figuren verschiedene Stadien desselben Abschnitts zeigen;
Figur 3: ein Diagramm mit den der Erfindung zugrunde hegenden Kraft- Dehnungskurven, wobei die erste Kurve die Dehnungsdifferenz eines Segmentes im Neuzustand und die zweite Kurve die Dehnungsdifferenz desselben Segmentes bei Erreichen der
Ablegereife repräsentiert;
Figur 4: in dreidimensionaler, detaillierterer Ansicht die Aufzugsanlage der
Figur 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie ein die physische Personentransportanlage abbildender Aktualisierter- Digitaler-Doppelgänger-Datensatz (ADDD), der in einer Datenwolke (Cloud) gespeichert ist und mit welchem die
Signalverarbeitungseinheit Daten austauschen kann.
Figur 1 zeigt schematisch eine Aufzugsanlage 1, die in einem Aufzugschacht 3 eines Bauwerkes 5 angeordnet ist. Die Aufzugsanlage 1 verbindet mehrere Stockwerke 7, 9 des Bauwerkes 5 in vertikaler Richtung und dient der Beförderung von Personen und/oder Gegenständen.
Die Aufzugsanlage 1 weist eine Aufzugkabine 11, einen Antrieb 13 mit einer
Treibscheibe 15 und ein Gegengewicht 17 auf. Ferner ist in der Aufzugsanlage 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung 21 angeordnet, welche ein mittels Markierungen 25 in Segmente S unterteiltes Tragmittel 23, eine Erfassungseinrichtung 29, eine
Signalverarbeitungseinheit 31 sowie eine Lastmesseinrichtung 33 umfasst.
Als Tragmittel 23 werden je nach Aufzugsanlagentyp Drahtseile, Aramidseile,
Kohlefaserseile oder Riemen mit Zugträgem verwendet. Als Zugträger können
Stahllitzen, Aramidfaserbündel oder Kohlefaserbündel von einer Polyurethanhülle umschlossen, im Innern des Riemens angeordnet sein.
Die in der Figur 1 gezeigten Markierungen 25 sind entlang der Länge des Tragmittels 23 angeordnet und als kleine Vorsprünge dargestellt. Um den Fahrkomfort nicht zu beeinträchtigen, sind die Markierungen 25 vorzugsweise nicht vorstehend ausgebildet, sondern auf der Oberfläche des Tragmittels 23 beispielsweise durch einen Farbdruck oder durch thermische Verfahren wie Laser-Einbrennverfahren aufgebracht. Auch quer zur Längserstreckung im Tragmittel 23 angeordnete Durchbrüche oder Vertiefungen könnten als Markierungen dienen. Die Markierungen 25 können hierbei als Punkte, horizontale Linien, Matrixcodes, Barcodes und dergleichen mehr ausgestaltet sein. Die Markierungen 25 können aber auch anderer Natur sein wie beispielsweise im Innern des Tragmittels angeordnete RFID-Tags und dergleichen mehr.
Die Erfassungseinrichtung 29 ist auf die verwendeten Markierungen 25 abgestimmt und kann ein Laserscanner, ein RFID-Lesegerät, eine Kamera und dergleichen mehr sein, so dass die Markierungen 25 problemlos erfasst werden können. Wie in der Figur 1 dargestellt, sind mehrere Markierungen 25 gleichzeitig durch die Erfassungseinrichtung 29 erfassbar. Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass zumindest die Distanz zweier benachbart angeordneter Markierungen 25 und somit die Segmentlänge L des durch die erfassbaren Markierungen 25 definierten Segments S direkt aus der durch die
Erfassungseinrichtung 29 gemachten Aufnahme ermittelt werden kann und nicht noch die Geschwindigkeit des an der Erfassungseinrichtung 29 vorbeiziehenden Tragmittels 23 erfasst werden muss, um mittels der Geschwindigkeit und der Erfassungszeit die Segmentlänge L des Segmentes S zwischen beiden Markierungen 25 zu berechnen.
Die in der Figur 1 dargestellte Tragmittelführungsvariante zeigt ein Tragmittel 23, dessen beide Enden über Tragmittelendverbindungen 35 mit dem Bauwerk 5 verbunden sind und das über die Treibscheibe 15 sowie über Umlenkrollen 19 des Gegengewichtes 17 und der Aufzugkabine 11 geführt wird. Hieraus lässt sich klar erkennen, welchen
Biegewechselbelastungen das Tragmittel 23 während des Betriebes der Aufzugsanlage 1 ausgesetzt ist. Zudem wird das Tragmittel 23 durch die Aufzugkabine 11 und das Gegengewicht 17 mit hohen Zugkräften belastet. Da die Aufzugkabine 11 sowie das Gegengewicht 17 in beiden vertikalen Richtungen beschleunigt und wieder gebremst werden, überlagert sich der Zugkraft zusätzlich eine schwellende Zugkraft. Die am Tragmittel 23 wirkende Zugkraft beziehungsweise Last kann mittels der
Lastmesseinrichtung 33 gemessen werden, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel an beiden Tragmittelendverbindungen 35 angeordnet ist.
Die Lastmesseinrichtung 33 sowie die Erfassungseinrichtung 29 sind mit der Signalverarbeitungseinheit 31 über die mit strichpunktierter Linie dargestellten
Signalleitungen 37, 39 verbunden.
Wie weiter unten anhand der Figuren 2A bis 2C und der Figur 3 ausführlich erklärt ist, kann mit einer Aufzugsanlage 1 die eine entsprechende Vorrichtung 21 aufweist, der Zustand des Tragmittels 23 überwacht werden. Die hierbei errechneten Werte für die Dehnungsdifferenz, den Querschnittsverlust oder den Bruchlastverlust kann hernach mit einem entsprechenden Grenzwert verglichen werden. Wenn diese errechneten Werte eines Segmentes S gleich oder grösser als der entsprechende Grenzwert ist, kann die Signalverarbeitungseinheit 31 über eine Signalleitung 43 ein Alarmsignal an eine Steuerungseinheit 45 der Aufzugsanlage 1 und/oder drahtgebunden oder kabellos an eine Ausgabeeinheit 47 senden, um weitere Aktionen zu triggern, wie beispielsweise die Aufzugsanlage 1 festzusetzen und/oder den erforderlichen Austausch des Tragmittels 23 anzuzeigen.
Die Figuren 2A bis 2C zeigen in einer möglichen Ausgestaltung denselben Abschnitt eines mittels Markierungen 25 A, 25B, 25C in Segmente Si, S2, Sn unterteiltes Tragmittel 23 in verschiedenen Stadien. Jede der Markierungen 25A, 25B, 25C ist ein auf das Material des Tragmittels 23 aufgedruckter Matrixcode, der eine eindeutige,
unterscheidbare Kennzeichnung aufweist, weshalb die Bezugszeichen der dargestellten Markierungen 25A, 25B, 25C alphanummerisch ergänzt wurden.
Wie in der Figur 2A angegeben, begrenzen die Markierungen 25A, 25B, 25C die Segmente Si, S2, Sn wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Segmentgrenzen 41 durch die Unterkanten der Markierungen 25A, 25B, 25C definiert sind. Selbstverständlich könnte auch die Mitte, die Oberkante, ein bestimmter Zentrierungspunkt jeder
Markierung 25A, 25B, 25C oder andere eindeutig identifizierbare Eigenschaften der Markierung 25A, 25B, 25C zur Definierung der Segmentgrenze 41 herangezogen werden.
Um die Erfassung zu erleichtern, sind die zwei zur Definierung eines Segmentes Si, S2,
Sn ausgewählten Markierungen 25A, 25B, 25C vorzugsweise aufeinander folgend am Tragmittel 23 angeordnet und begrenzen das Segment Si, S2, Sn dessen
Dehnungsdifferenz AF (siehe Figur 3) errechnet werden soll. Im vorliegenden Beispiel sind das das Segment Si mit der Segmentlänge Li und das Segment S2 mit der Segmentlänge L2.
Logischerweise sind nicht nur die beiden Segmente Si, S2 mit ihren Segmentlängen Li, L2 vorhanden, sondern vorzugsweise das gesamte Tragmittel 23 in Segmente Sn mit vergleichbarer Segmentlänge Ln unterteilt, wie dies in der Figur 1 angedeutet ist.
Es ist aber auch möglich, dass eine Markierung 25A, 25B, 25C aufgrund von
Verschleisserscheinungen der Tragmitteloberfläche nicht mehr durch die
Erfassungseinrichtung 29 erfassbar ist. In diesem Falle kann die unleserliche Markierung 25A, 25B, 25C übersprungen und die nächste Markierung 25A, 25B, 25C ausgewählt werden. Im vorliegenden Beispiel ist die mittlere der drei dargestellten Markierungen 25B für die Erfassungseinrichtung 29 unleserlich, so dass diese übersprungen wird und zwischen den beiden ausgewählten Markierungen 25 A, 25C, die das Segment S3 begrenzen, eine weitere am Tragmittel 23 angeordnete Markierung 25B vorhanden ist. Dadurch weist dieses neu definierte Segment S3 die Segmentlänge L3 auf. Sofern diese beiden ausgewählten Markierungen 25 A, 25 C nicht mehr gleichzeitig durch die
Erfassungseinrichtung 29 erfasst werden können, muss die Segmentlänge L3 des
Segments S3 wie weiter oben erwähnt, aus der Erfassungszeit der beiden Markierungen 25A, 25C und der Geschwindigkeit des Tragmittels 23 errechnet werden.
Um verschiedene Einflüsse auf das Tragmittel 23 besser darstellen zu können, zeigt die Figur 2A einen Abschnitt des Tragmittels 23 in fabrikneuem, unbelasteten Zustand, so dass die Segmente Si, S2 die durch das Aufdrucken der Markierungen 25A, 25B, 25C geschaffenen Segmentlängen Li, L2 aufweisen.
Die Figur 2B zeigt denselben Abschnitt wie die Figur 2A ebenfalls im Neuzustand, jedoch beispielhaft unter der Last FN, die beispielsweise der maximal zulässigen Last beziehungsweise maximal zulässigen Beladung der Aufzugkabine 11 entspricht. Hierbei wird das Tragmittel 23 gedehnt, so dass das Segment Si die Segmentlänge Li+ FNSI und das Segment S2 die Segmentlänge L2+ FNS2 aufweist.
Die Figur 2C zeigt denselben Abschnitt wie die Figur 2B unter derselben Last FN, jedoch nach langem Gebrauch des Tragmittels 23, wenn dieses sein Lebensdauerende beziehungsweise die Ablegereife erreicht hat. Wie im Vergleich zur Figur 2B klar ersichtlich ist, hat bei gleicher Last FN die Segmentlänge Li + R + F ABSI des ersten Segmentes Si zumindest um die Setzeffekte R zugenommen. Die Setzeffekte R des Segmentes Sl alleine führen noch nicht zur Ablegereife, da diese im Wesentlichen durch das irreversible Ausrichten der Zugträger unter Last und/oder durch irreversible beziehungsweise permanente Verlängerungen infolge von Walzeffekten an den
Umlenkrollen verursacht werden und der tragende Querschnitt des Tragmittels 23 dadurch nicht wesentlich reduziert wird.
Wie die Indizes verraten, kann sich auch der Längenanteil der Dehnung bei Ablegereife FABSI zum Längenanteil der Dehnung bei Neuzustand FNSI unterscheiden. Dies ist jedoch nur feststellbar, wenn der reine Längenanteil der Setzeffekte R bekannt wäre. Ein solcher kann aber nicht isoliert von der Dehnung ermittelt werden.
Auch das Segment S2 weist Setzeffekte R auf, so dass dieses die Segmentlänge
L2 + R + FNS2AB aufweist. Da die beiden Segmente wie die Figur 2A zeigt, ursprünglich etwa die gleichen Segmentlängen Li, L2 hatten und wie die Figur 2B zeigt, jedes Segment Si, S2auch eine vergleichbare Dehnung FNSI, FNS2 und damit eine vergleichbare
Dehnungsdifferenz AU müssten die Segmentlängen Li, L2 in der Figur 2C auch etwa gleich lang sein. Dies ist jedoch nicht der Fall, da das Segment S2 deutlich länger ist als das Segment Si. Dieser Unterschied ist auf eine Verringerung der Dehnungsdifferenz AF in diesem Segment S2 zurückzuführen. Diese Veränderung korreliert direkt mit einer Verringerung des tragenden Querschnitts des Tragmittels 23, da durch diese Verringerung das Segment S2 «weicher» wird und sich bei gleicher Last FN mehr dehnen lässt. Durch die erfmdungsgemässe Ermittlung der Dehnungsdifferenz AF während des Betriebes der Aufzugsanlage 1 für jedes Segment Si, S2, Sn , lässt sich die vorangehend aufgezeigte Problematik bezüglich der Setzeffekte R umgehen.
Bezüglich der Bezugszeichen Li, L2, R, FNSI FNS2AB ist anzumerken, dass diese gemäss üblicher Bedeutung unterschiedliche Einheiten aufweisen würden. Die in den Figuren 2A bis 2B gewählte Addierung soll lediglich auf die auf verschiedenen Ursachen basierenden Anteile der Längenänderung hinweisen.
Figur 3 zeigt ein Diagramm mit den der Erfindung zugrunde liegenden Kraft- Dehnungskurven DNEU, DAB und Dsi. Die erste Kraft-Dehnungskurve DNEU repräsentiert die Dehnungsdifferenz A£NEU eines Segmentes Si, S2, Sn im Neuzustand und die zweite Kraft-Dehnungskurve DAB die Dehnungsdifferenz A£AB eines Segmentes Si, S2, Sn bei Erreichen der Ablegereife. In der Ordinate des Diagramms ist die Dehnung £ eines Segmentes Si, S2, Sn in Prozent zur ursprünglichen Segmentlänge Li, L2, Ln und in der Abszisse die im Segment Si, S2, Sn beziehungsweise am Tragmittel 23 wirkende Last F aufgetragen.
Aus dem dargestellten Diagramm ist klar ersichtlich, dass die Setzeffekte R keinen Einfluss auf die Überwachung des Zustandes des Tragmittels 23 haben. Die Setzeffekte R sind ein reiner Offset zwischen den beiden Kraft-Dehnungskurven DNEU, DAB.
Erfmdungsgemäss wird anstelle der reinen Dehnung £. segmentweise die
Dehnungsdifferenz A£ des Tragmittels 23 überwacht. Die Ermittlung der
Dehnungsdifferenz A£ erfolgt dadurch, dass mittels der in der Figur 1 gezeigten
Signalverarbeitungseinheit 31 aus einem Abstand beziehungsweise der Segmentlänge Li, L2, Ln zwischen zwei ausgewählten, von der Erfassungsrichtung 29 erfassten
Markierungen 25 eine erste Dehnung £ 1 bei einer ersten Last F 1 und eine zweite Dehnung £2 bei einer zweiten Last F2 ermittelt wird und aus den beiden Dehnungen £i , £2 eine das elastische Verhalten repräsentierende Dehnungsdifferenz A£ nach folgender allgemeiner Formel errechnet wird:
Dehnungsdifferenz A£ = £2 - £i
Für die im Diagramm dargestellten Fälle «Neuzustand» und «Ablegereife» gilt: Dehnungsdifferenz im Neuzustand: A£NEU = £NEU2 - £NEUI Dehnungsdifferenz bei Ablegereife: A£AB = £AB2 - £ABI wobei die Formelzeichen sind:
• £NEUI = Dehnung Neuzustand bei Last Fi
• £NEU2 = Dehnung Neuzustand bei Last F2
• £ABI = Dehnung Ablegereife bei Last Fi
• £AB2 = Dehnung Ablegereife bei Last F2 Mit den ermittelten Dehnungsdifferenzen AFNEU, AFAB kann auch der Querschnittverlust DA des tragenden Querschnitts des Tragmittels 23 im entsprechenden Segment Si, S2, Sn errechnet werden:
F2—F1 F2-F1
Querschnittverlust DA = -
E* AENEU E* Z 1SAB
wobei die Formelzeichen sind:
• Fi = erste Last
• F2 = zweite Last, welche grösser ist als die erste Last Fi
• E = Elastizitätsmodul des tragenden Querschnitts
• AFNEU = Dehnungsdifferenz im Neuzustand
• Af AB Dehnungsdifferenz bei Ablegereife
Auch der Bruchlastverlust in diesem Segment Si, S2, Sn ist berechenbar:
ANEU—DA
Bruchlastverlust AF B ch = - * F Bruch NEU
ANEU wobei die Formelzeichen sind:
• FsruchNEu = Bruchlast des Tragmittels im Neuzustand
• ANEU = Querschnittfläche des tragenden Querschnitts des Tragmittels im
Neuzustand
• DA = Querschnittverlust
Aus den vorangehenden Erläuterungen ist erkennbar, dass der Querschnittverlust DA oder Bruchlastverlust AF B ch mit festgelegten Grenzwerten für den maximal zulässigen Querschnittverlust DA Grenz beziehungsweise den maximal zulässigen Bruchlastverlust AFs ch Grenz verglichen werden können. Beim Erreichen dieser Grenzwerte ist auch die Ablegereife erreicht.
In Figur 3 ist zudem mit strichpunktierter Linie das Beispiel einer Kraft-Dehnungskurve Dsi dargestellt, die die Dehnungsdifferenz AFsi des Segmentes Si nach etlichen
Betriebsstunden zeigt. Ersichtlich für dieses spezifische Segment Si sind auch die Setzeffekte Rsi, welche noch nicht so weit fortgeschritten sind. Wie der parallele Verlauf der Kraft-Dehnungskurve Dsi des durch den Betrieb bereits belasteten Segments Si zur Krafit-Dehnungskurve im Neuzustand DNEU klar erkennen lässt, unterscheidet sich die Dehnungsdifferenz AFsi des Segmentes Si trotz der erfolgten Betriebsstunden nicht von der Dehnungsdifferenz im Neuzustand AFMU und das Tragmittel 23 hat in Bezug auf dieses Segment Si somit die Ablegereife noch nicht erreicht. Selbst wenn die Setzeffekte Rsi des Segmentes Si gleich den Setzeffekten R wären, wäre aufgrund des fehlenden Unterschiedes der Dehnungsdifferenzen AFsi, AFNEU die Ablegereife des Tragmittels 23 in Bezug auf dieses Segment Si noch nicht erreicht.
Dem Heranziehen der Dehnungsdifferenz AF als Kriterium zur Bestimmung der Ablegereife steht die Erkenntnis zugrunde, dass zu den Setzeffekten R eine zusätzliche Längenänderung dann entsteht, wenn einzelne Drahtlitzen oder Fasern des tragenden Querschnitts eines Tragmittels 23 gebrochen sind und dadurch der tragende Querschnitt des Tragmittels 23 reduziert ist. Diese Reduzierung führt zu einem veränderten elastischen Verhalten des durch Brüche und Verschleiss geschwächten Segments Si, S2, Sn, indem es dehnbarer beziehungsweise «weicher» wird. Mit anderen Worten verändert beziehungsweise erhöht sich die Dehnungsdifferenz AF eines Segmentes Si, S2, Sn , welches Drahtlitzenbrüche oder Faserbrüche aufweist. Hierbei ist ersichtlich, dass mittels des vorgeschlagenen Verfahrens das wichtigste Kriterium zur Bestimmung der
Ablegereife herangezogen wird, nämlich die Verringerung des tragenden Querschnitts des Tragmittels 23. Da durch die Erfassung der wirkenden Last Fi, F2 die Messungen zur Ermittlung der Dehnungsdifferenz AF unabhängig von einer festgelegten Last Fi, F2 erfolgen können, ist die Bestimmung der Dehnungsdifferenz AF zu jedem Zeitpunkt und damit während des normalen Betriebes der Aufzugsanlage 1 möglich. Dabei sollten logischerweise die beiden Lasten Fi, F2 unterschiedlich sein und die Messungen vorzugsweise bei gleicher Fahrtrichtung der Aufzugkabine 11 erfolgen. Um die bei den Dehnungsmessungen am Tragmittel 23 zwischen den zwei ausgewählten Markierungen 25 wirkenden Lasten Fi, F2 zu erfassen, ist die in der Figur 1 dargestellte
Lastmesseinrichtung 33 vorgesehen.
Wenn die errechnete Dehnungsdifferenz AF eines Segmentes Si, S2, Sn unterhalb des Dehnungsdifferenz-Grenzwertes AF Grenz liegt, kann in der Signalverarbeitungseinheit 31 beispielsweise mittels Extrapolation älterer, ermittelter Dehnungsdifferenzwerte AF und den aktuellsten Dehnungsdifferenzwerten AF die Restlebensdauer des im Einsatz befindlichen Tragmittels 23 berechnet werden. Mittels dieser Restlebensdauer lässt sich der Austausch des Tragmittels 23 im Sinne einer vorausschauenden Wartungsplanung sowohl für den Betreiber als auch für die Wartungsfirma planen.
Um die Veränderung der Dehnungsdifferenz AF präziser beurteilen zu können, ist es vorteilhaft, wenn nicht auf einen Standardwert des Herstellers zurückgegriffen wird, sondern das tatsächlich eingesetzte Tragmittel 23 in seinem Neuzustand analysiert wird. Hierzu kann bei der Inbetriebnahme des Tragmittels 23 eine Dehnungsdifferenz im Neuzustand AFNEU jedes Segments Si, S2, Sn gemessen und abgespeichert werden, indem im Neuzustand mehrere Dehnungen des Segmentes Si, S2, Sn bei unterschiedlichen Lasten Fi, F2 gemessen und als die Dehnungsdifferenz im Neuzustand AFNEU repräsentierende Kraft/Dehnungskurve abgespeichert wird. Während des Betriebes können dann periodisch die Dehnungsdifferenz der einzelnen Segmente Si, S2, Sn mit der jeweils zugeordneten Dehnungsdifferenz im Neuzustand AFNEU verglichen werden.
Figur 4 zeigt detaillierter in dreidimensionaler Ansicht die Aufzugsanlage 1 der Figur 1 mit einer erfmdungsgemäßen Vorrichtung 21. Im Unterschied zur sehr schematisch dargestellten Figur 1, sind in der Aufzugsanlage 1 der Figur 4 deutlich drei parallel zueinander angeordnete Tragmittel 23A, 23B, 23C vorhanden, die zur Vorrichtung 21 gehören. Aufgrund unterschiedlicher Setzeffekte, dynamischer Belastungsunterschiede, Reibungen und dergleichen mehr, sind nicht alle drei Tragmittel 23A, 23B, 23C gleich belastet, das heisst, mit derselben Last beaufschlagt. Um dies zu berücksichtigen und die Dehnungsdifferenzen AF der Segmente Si, S2, Sn (siehe Figuren 2A bis 2C) jedes einzelnen Tragmittels 23A, 23B, 23C im Einzelnen möglichst präzise zu ermitteln, ist jedem der drei Tragmittel 23A, 23B, 23C je eine Lastmesseinrichtung 33A, 33B, 33C zugeordnet, welche ebenfalls zur Vorrichtung 21 gehören. Die vorgesehene
Erfassungseinrichtung 29 der Vorrichtung 21 kann die nicht dargestellten Markierungen aller drei Tragmittel 23A, 23B, 23C erfassen.
Eine besonders präzise Überwachung des Tragmittelzustandes lässt sich dann erreichen, wenn die Aufzugsanlage 1 einen Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger-Datensatz 101 umfasst, der die physischen Komponenten der Aufzugsanlage 1 in digitaler Form als miteinander verbundene und interagierende Bauteilmodell-Datensätze mit
charakterisierenden Eigenschaften beinhaltet. Hierbei ist die Signalverarbeitungseinheit 31 der Vorrichtung 21 wie durch den Doppelpfeil 161 dargestellt, dazu eingerichtet, mit dem Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger-Datensatz 101 Daten 131 auszutauschen. Der die Aufzugsanlage 1 abbildende Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger-Datensatz 101 wird der besseren Lesbarkeit wegen, nachfolgend abgekürzt als ADDD 101 bezeichnet.
Der ADDD 101 ist ein möglichst umfassendes, dem aktuellen physischen Zustand der Aufzugsanlage 1 nachgeführtes virtuelles Abbild und stellt daher eine der Aufzugsanlage 1 zugeordnete, virtuelle Aufzugsanlage dar. Das bedeutet, dass der ADDD 101 nicht nur ein virtuelles Hüllenmodell der Aufzugsanlage 1 ist, das in etwa dessen Abmaße repräsentiert, sondern es ist jedes einzelne physische Bauteil von der Aufzugkabine 11, den Schachttüren 49, dem Gegengewicht 17 bis zur letzten Schraube mit möglichst allen charakterisierenden Eigenschaften dieser Bauteile auch in digitalisierter Form im ADDD 101 als Bauteilmodell-Datensatz der Aufzugkabine 111, als Bauteilmodell-Datensatz der Schachttüren 149, als Bauteilmodell-Datensatz des Gegengewichtes 117, etc. vorhanden und abgebildet. Ebenso können Schnittstellen der Aufzugsanlage 1 wie beispielsweise der zum Bauwerk 5 gehörende Aufzugschacht 3 als Bauteilmodell-Datensatz 103 im ADDD 101 abgebildet sein.
Die in den Bauteilmodell-Datensätzen 111, 149, 117 enthaltenen, charakterisierende Eigenschaften ihrer physischen Pendants der Aufzugsanlage 1 können geometrische Abmessungen der Bauteile wie beispielsweise eine Länge, eine Breite, eine Höhe, ein Querschnitt, Radien, Verrundungen, etc. sein. Auch die Oberflächenbeschaffenheit der Bauteile wie beispielsweise Rauigkeiten, Texturen, Beschichtungen, Farben,
Reflektivitäten, etc. gehören zu den charakterisierenden Eigenschaften. Ferner können auch Materialwerte wie beispielsweise das Elastizitätsmodul, der
Biegewechselfestigkeitswert, die Härte, der Kerbschlagzähigkeitswert, der
Zugfestigkeitswert, etc. als charakterisierende Eigenschaften des jeweiligen Bauteils hinterlegt sein. Es handelt sich hierbei nicht um theoretische Eigenschaften (Soll-Daten), wie sie beispielsweise auf einer Fertigungszeichnung zu finden sind, sondern um tatsächlich am physischen Bauteil ermittelte charakterisierende Eigenschaften (Ist-Daten). Auch montagerelevante Angaben wie beispielsweise das tatsächlich aufgebrachte Anzugsdrehmoment einer Schraube und damit deren Vorspannkraft sind vorzugsweise dem jeweiligen Bauteil zugeordnet.
Bei jeder Ermittlung von Dehnungsdifferenzen Afsi, A£s2, Afsn der einzelnen Segmente Si, S2, Sn können diese von der Signalverarbeitungseinheit 31 an den ADDD 101 übermittelt werden. Hierbei ersetzen die neu ermittelten Dehnungsdifferenzen Afsi, A£s2, Af sn der einzelnen Tragmittel 23A, 23B, 23C, die bisher vorhandenen
Dehnungsdifferenzen Afsi, A£s2, Afsn der ebenfalls in Segmente Si, S2, Sn unterteilten Bauteilmodell-Datensätze der Tragmittel 123A, 123B, 123C, um damit den ADDD 101 kontinuierlich zu aktualisieren.
Mit anderen Worten können die von der Signalverarbeitungseinheit 31 an den ADDD 101 übermittelten Daten 131 die Dehnungsdifferenzen Afsi, A£s2, Afsn von Segmenten Si, S2, Sn umfassen, welche als charakterisierende Eigenschaften auf zugeordnete virtuelle Segmente Si, S2, Sn eines als digitaler Bauteilmodell-Datensatz abgebildeten Tragmittels 123A, 123B, 123C des ADDD 101 übertragen werden. Logischerweise können auch die gemessenen Längen Li, L2, Ln der Segmente Si, S2, Sn übertragen werden, so dass die Bauteilmodell-Datensätze der Tragmittel 123A, 123B, 123C auch die effektiven Längen ihrer physischen Pendants aufweisen.
Der ADDD 101 ist nicht an einen spezifischen Speicherort oder Verarbeitungsort gebunden. Er kann beispielsweise in der Signalverarbeitungseinheit 31 der Vorrichtung gespeichert sein, aber auch in der Steuerungseinheit 45, in einem Computer 121 oder in einem Netzwerk mit mehreren Computersystemen. Insbesondere kann wie dargestellt, der ADDD 101 in einem Computemetzwerk implementiert sein, welches Daten in Lorm einer Datenwolke 50 (Cloud) speichert und verarbeitet. Das Computemetzwerk kann hierfür über einen Speicher, oder wie symbolisch dargestellt, über Speicherressourcen 151 in der Datenwolke 50 verfügen, in dem die Daten des ADDD 101 (symbolisch mit
unterbrochenen Linien als dreidimensionales Abbild der physischen
Personentransportanlage 1 dargestellt) gespeichert werden können, beispielsweise in elektronischer oder magnetischer Lorm. Das bedeutet, dass der ADDD 101 an einem beliebigen Speicherort abgespeichert sein kann.
Mittels des ADDD 101 können statische und dynamische Simulationen zur Ermittlung der Ablegereife beziehungsweise Restlebensdauer ΪAB durchgeführt werden. Der ADDD 101 liefert hierbei eine hervorragende virtuelle Simulationsplattform, da er alle relevanten charakterisierenden Eigenschaften der physischen Bauteile enthält und abbildet. Die Simulationen können beispielsweise in der Datenwolke 50, aber auch durch temporäres Einspeichem und verarbeiten des ADDD 101 in der Signalverarbeitungseinheit 31 durchgeführt werden. So können Zusatzbelastungen wie Tragmittelschwingungen aufgrund der veränderten Dehnungsdifferenzen Afsi, A£s2, Afsn und/oder durch die veränderte Länge des Tragmittels 23A, 23B, 23C simuliert und deren Auswirkungen auf die anderen Bauteile untersucht werden, so dass beispielsweise nicht unmittelbar die erhöhte Dehnungsdifferenz Afsi, A£s2, Afsn des Segmentes Si, S2, Sn beziehungsweise der entsprechend reduzierte tragende Querschnitt die Ablegereife bestimmt, sondern das sich verändernde Schwingungsverhalten des Tragmittels 23A, 23B, 23C und dessen Auswirkungen beispielsweise auf den Fahrkomfort und die Bauteile der Aufzugsanlage 1 wie die Führungsschienen 55, die Führungsschuhe der Aufzugkabine 11 und dergleichen mehr. Durch simulierte Interpolation unter Verwendung vorangehend ermittelter Dehnungsdifferenzen Afsi, A£s2, Afsn die chronologisch abgespeichert wurden, lässt sich zudem die verbleibende Zeit bis zur Ablegereife, auch als Restlebensdauer ΪAB bezeichnet, berechnen.
Die so gewonnenen Simulationsresultate 159 können wie durch den Pfeil 163 dargestellt, anschliessend an eine Ausgabeeinheit, im vorliegenden Beispiel der Bildschirm 122 eines portablen Computers 121 übermittelt werden. Ferner können auch Alarmsignale 155 generiert und an die Ausgabeeinheit 122 übermittelt werden, insbesondere natürlich dann, wenn die Berechnungen und/oder Simulationen ergeben haben, dass das Tragmittel 23A, 23B, 23C seine Ablegereife erreicht hat. Die Ausgabeeinheit muss hierbei nicht zwingend ein Bildschirm 122 sein, sondern kann zum Beispiel auch ein Lautsprecher und dergleichen mehr sein. Das Alarmsignal 155 kann beispielsweise auch an die
Steuerungseinheit 45 der physischen Aufzugsanlage 1 und dergleichen mehr
weitergeleitet und dort entsprechende Aktionen auslösend, verarbeitet werden.
Des Weiteren können wie durch den Pfeil 157 symbolisch dargestellt, die
Simulationsresultate mit weiteren Daten des ADDD 101 aufbereitet und als
dreidimensionale virtuelle Darstellung 128 auf dem Bildschirm 122 dargestellt werden. Eine derartige virtuelle Darstellung 128 kann auch dynamisch sein, das heisst, dass sich in der virtuellen Darstellung 128 der Aufzugsanlage durch die Daten des ADDD 101 wie bei der physischen Aufzugsanlage 1 alle mit Freiheitsgraden versehenen, dreidimensional dargestellten Bauteilmodell-Datensätze 111, 117, 149 bewegen lassen und sich dynamisch ihren physischen Äquivalenten entsprechend, verhalten. Obwohl die Figuren 1 bis 4 unterschiedliche Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen und diese am Beispiel einer Aufzugsanlage 1 mit einer sogenannten 2: 1 Tragmittelführungsvariante ausführlich beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass die beschriebenen Verfahrensschritte und eine entsprechende Vorrichtung gleichermaßen auch für Aufzugsanlagen 1 mit anderen Tragmittelführungsvarianten wie 1: 1, 3: 1, etc. Anwendung finden. Zudem wird die Signalverarbeitungseinheit 31 in den Figuren 1 und 4 als in sich abgeschlossene Einheit aus Hardware und Software dargestellt. Die
Signalverarbeitungseinheit 31 kann jedoch auch von der physischen Aufzugsanlage 1 getrennt, beispielsweise auf dem portablen Computer 121 oder in der Datenwolke 50 verwirklicht sein.
Abschließend ist daraufhinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend“,„umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine“ oder„ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei daraufhingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung des physischen Zustandes eines Tragmittels (23, 23A, 23B, 23C), welches mit einer Aufzugkabine (11) verbunden ist und diese bewegen kann, wobei das Tragmittel (23, 23A, 23B, 23C) seiner Länge entlang Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) aufweist, die das Tragmittel (23, 23A, 23B, 23C) in Segmente (Si, S2, Sn) unterteilen und welche Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) mittels einer
Erfassungseinrichtung (29) erfasst werden können, dadurch gekennzeichnet, dass segmentweise die Dehnungsdifferenz (A£) des Tragmittels (23, 23A, 23B, 23C) überwacht wird, indem mittels einer Signalverarbeitungseinheit (31) aus einem Abstand zwischen zwei ausgewählten, von der Erfassungsrichtung (29) erfassten Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) eine erste Dehnung (Fi) bei einer ersten Last (Fi) und eine zweite Dehnung (£2) bei einer zweiten Last (F2) ermittelt wird und aus den beiden Dehnungen (Fi, £2) eine das elastische Verhalten des Segmentes (Si, S2, Sn) repräsentierende
Dehnungsdifferenz (A£) errechnet wird, wobei mittels einer Lastmesseinrichtung (33, 33A, 33B, 33C) die am Tragmittel (23, 23A, 23B, 23C) zwischen den zwei ausgewählten Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) wirkende Last (Fi, F2) gemessen werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die errechnete Dehnungsdifferenz (D£) mit einem Dehnungsdifferenz-Grenzwert (AFGIEUZ) verglichen wird, oder aus der
Dehnungsdifferenz (A£) ein Querschnittverlust (DA ) berechnet und dieser mit einem Grenzwert für den maximal zulässigen Querschnittverlust (DA Grenz) verglichen wird oder aus der Dehnungsdifferenz (A£) ein Bruchlastverlust (AFBmch) berechnet und dieser mit einem Grenzwert für den maximal zulässigen Bruchlastverlust (AFBmch Grenz) verglichen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Dehnungsdifferenz (AF) der einzelnen Segmente (Si, S2, Sn) miteinander verglichen werden, eine Hierarchie der Segmente (Si, S2, Sn) bezüglich ihrer Dehnungsdifferenz (A£) erstellt wird und analog dieser Hierarchie eine Auswahl der Segmente (Si, S2, Sn) erfolgt, so dass die Dehnungsdifferenz (A£) von Segmenten (Si, S2, Sn) mit bereits erhöhter Dehnungsdifferenz (A£) häufiger ermittelt werden, als von Segmenten (Si, S2, Sn) mit unveränderter Dehnungsdifferenz (A£).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Erfassbarkeit-Kriterium hinsichtlich der Erfassbarkeit der Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) vorhanden ist und wenn eine Markierung (25, 25A, 25B, 25C) diesem Erfassbarkeit-Kriterium nicht genügt und daher nicht oder schlecht lesbar ist, die nächste lesbare Markierung (25, 25A, 25B,
25 C) gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei bei der Inbetriebnahme des Tragmittels (23, 23A, 23B, 23C) eine Dehnungsdifferenz im Neuzustand (AFNEU) jedes Segments (Si, S2, Sn) gemessen und abgespeichert wird und während des Betriebes periodisch die Dehnungsdifferenz (AF) der einzelnen Segmente (Si, S2, Sn) mit der jeweils zugeordneten Dehnungsdifferenz im Neuzustand (AFNEU) verglichen wird.
6. Vorrichtung (21) zu Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorrichtung (21) zumindest ein mittels Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) in Segmente (Si, S2, Sn) unterteiltes Tragmittel (23, 23A, 23B, 23C), eine
Lastmesseinrichtung (33, 33A, 33B, 33C), eine Signalverarbeitungseinheit (31) und eine Erfassungseinrichtung (29) zur Erfassung der Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (31) dazu eingerichtet ist, segmentweise die Dehnungsdifferenz (AF) des Tragmittels (23, 23 A,
23B, 23C) zu überwachen, indem diese aus einem Abstand zwischen zwei ausgewählten, von der Erfassungsrichtung (29) erfassten Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) eine erste Dehnung (Fi) bei einer ersten, von der Lastmesseinrichtung (33, 33A, 33B, 33C) am Tragmittel (23, 23A, 23B, 23C) wirkenden, gemessenen Last (Fi) und eine zweite Dehnung (£2) bei einer zweiten, von der Lastmesseinrichtung (33, 33A, 33B, 33C) am Tragmittel (23, 23A, 23B, 23C) wirkenden, gemessenen Last (F2) ermittelt und aus den beiden Dehnungen (Fi, £2) eine das elastische Verhalten des Segmentes (Si, S2, Sn) repräsentierende Dehnungsdifferenz (AF) errechnet.
7. Vorrichtung (21) nach Anspruch 6, wobei durch die Signalverarbeitungseinheit (31) ein Segment (Si, S2, Sn) und dementsprechend zwei Markierungen (25, 25A, 25B,
25 C) nach vorgegebenen Kriterien auswählbar und die Auswahl an die
Erfassungseinrichtung (29) übermittelbar ist.
8. Vorrichtung (21) nach Anspruch 6 oder 7, wobei jede Markierung (25, 25A, 25B, 25C) eine, von den anderen Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) eindeutig unterscheidbare Kennzeichnung aufweist.
9. Vorrichtung (21) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die zwei
ausgewählten Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) aufeinander folgend am Tragmittel (23, 23A, 23B, 23C) angeordnet sind und das Segment (Si, S2, Sn) begrenzen, dessen
Dehnungsdifferenz (AF) errechnet werden soll.
10. Vorrichtung (21) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die zwei
ausgewählten Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) das Segment (Si, S2, Sn) begrenzen, dessen Dehnungsdifferenz (AF) errechnet werden soll und wobei zwischen den beiden ausgewählten Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) weitere am Tragmittel (23, 23A, 23B, 23C) angeordnete Markierungen (25, 25A, 25B, 25C) vorhanden sind.
11. Aufzugsanlage (1) mit einer Vorrichtung (21) nach einem der
Ansprüche 7 bis 10.
12. Aufzugsanlage (1) nach Anspruch 11, wobei diese einen Aktualisierter-Digitaler- Doppelgänger-Datensatz (101) umfasst, der die physischen Komponenten (11, 17, 49) der Aufzugsanlage (1) in digitaler Form als Bauteilmodell-Datensätze (111, 117, 149) mit charakterisierenden Eigenschaften beinhaltet, wobei die Signalverarbeitungseinheit (31) dazu eingerichtet ist, mit dem Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger-Datensatz (101) Daten auszutauschen.
13. Aufzugsanlage (1) nach Anspruch 12, wobei die von der
Signalverarbeitungseinheit (31) übermittelten Daten die Dehnungsdifferenzen (AF) von Segmenten (Si, S2, Sn) umfassen, welche als charakterisierende Eigenschaften auf zugeordnete virtuelle Segmente eines als digitaler Bauteilmodell-Datensatz abgebildeten Tragmittels (123, 123A, 123B, 123C) des Aktualisierter-Digitaler-Doppelgänger- Datensatzes (101) übertragbar sind und die entsprechenden, bisherigen
charakterisierenden Eigenschaften der Segmente (Si, S2, Sn) ersetzen.
14. Aufzugsanlage (1) nach Anspruch 13, wobei mittels des Aktualisierter-Digitaler- Doppelgänger-Datensatzes (101) statische und dynamische Simulationen zur Ermittlung der Ablegereife beziehungsweise Restlebensdauer (ΪAB) durchführbar und die Simulationsresultate an eine Steuerungseinheit (45) der Aufzugsanlage (1) und/oder an eine Ausgabeeinheit (122) übermittelbar sind.
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