CN100387504C - 具有外部标记的升运带 - Google Patents

Abstract

一种用于电梯系统的承载组件(26)，包括位于组件外表面上的多个可识别的标记(40)。监测装置包括至少一个检测器(30)，其可检测组件长度上的标记位置。标记之间的间距变化提供了皮带(26)的负载状况的指示，并提供了可确定皮带是否达到了必须进行更换的状况的能力。还公开了多种标记和多种检测装置。

Description

具有外部标记的升运带

技术领域

本发明大体上涉及一种承载组件，例如电梯系统中的绳索或皮带。更具体地说，本发明涉及一种具有可识别标记的承载组件，该标记可提供关于组件状况的信息。

背景技术

电梯系统通常包括轿厢和配重，它们采用狭长的承载件来连接在一起。典型的承载件包括钢索，近来使用了合成绳索和多件式绳索，例如涂覆有聚合物的加强带。电梯在高层建筑物中日益增多的使用导致需要更多地使用涂覆有聚合物的加强带，这是因为与钢索装置相比，其重量-强度比更佳。

检查电梯系统中的承载件通过下述若干方式来完成。对于传统的钢索来说，技术人员对其进行人工的目测检查就可确定钢索的特定绳股何时产生擦破、断裂或其它磨损。然而，这种检查方法限于钢索的外部，无法提供任何关于钢索内股状况的指示。另外，这种检查方法执行起来有些困难且耗时，并且不能总是允许对承载装置的整个长度进行完全的检查。

在对较新的绳索使用目测检查技术存在着类似的限制性。例如，无法对涂覆有聚合物的加强带进行目测检查，这是因为在软绳上通常施加了护套或涂层。已经提出了多种改进来方便检查这类承载装置。在美国专利No.5834942中显示了一个例子，其中在承载件中包含有至少一根碳纤维。电流从纤维中通过。通过测量该纤维上的电压就可确定承载件的状况。然而，这一方案存在着局限性，这是因为它并未提供任何关于承载件长度上的最大应变位置的信息。而且，并不能保证通过碳纤维的电导率损耗与承载件的应变或损坏直接相关。这种装置的另一缺点是，无法获得关于承载件随时间而产生性能下降的定性信息。

需要一种用于确定电梯系统中的承载件状况的改进的装置和方法。本发明提供了一种针对该问题的独特方案。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于电梯系统的承载组件，包括：多个狭长的承载件；至少部分地包围了承载件的护套；以及纵向隔开地位于护套的至少一个外侧上的多个可检测到的标记，当承载组件处于第一状况时，所述标记沿着护套的所述侧以第一间距隔开，至少两个标记之间的间距可随组件的状况变化而变化。

标记之间的间距变化提供了关于拉伸、应变或疲劳状况的指示。本发明的装置允许对组件的状况进行周期性检查，以确定是否需要进行系统维护或更换皮带。另外，本发明的装置能够收集到关于组件的历史性能的数据。

标记可通过多种方式施加在本发明组件的护套上。例如，可以使用激光标示、蚀刻、冲压或涂漆等方法。所选择的标记的类型和标示技术部分地取决于所选择的监测或检查技术及装置。

在一个示例中，以一个选定的间距来设置成对的标记，然而不必控制这些对之间的间距。通过监测最好被严格控制的标记对之间的间距的变化，就可以识别出标记附近的组件状况的指示。

根据本发明的第二方面，提供了一种制造用于电梯系统的承载组件的方法，包括：以选定的对齐方式来设置多个承载件；将承载件至少部分地置于护套内；以及在护套的至少一个外侧上纵向隔开地设置多个标记，使得当承载组件处于第一状况时所述标记以第一间距隔开，并且至少两个标记之间的间距可随承载组件的状况变化而变化。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于确定电梯系统中的承载组件的状况的方法，该承载组件具有位于护套内的多个承载件，而护套包括位于其至少一个外侧上的可检测到的标记，所述方法包括步骤：确定至少两个标记之间的当前间距；以及采用所述标记的当前间距来确定承载组件的当前状况。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于检查电梯系统中的承载组件的装置，包括：检测器，其可测量位于承载组件的护套的外侧上的可检测标记之间的间距；以及可利用由检测器收集到的信息并确定承载组件的状况的控制器。

本领域的技术人员可从对当前优选实施例的下述详细介绍中清楚本发明的各种特征和优点。下面将简单地介绍与“优选实施例的详细描述”结合使用的附图。

附图说明

图1示意性地显示了根据本发明的实施例来设计的包括有承载组件和监测装置的电梯系统。

图2更具体地示意性显示了图1所示实施例的一些选出的部分。

图3示意性地显示了根据本发明的实施例来设计的承载组件。

图4示意性地显示了用于在根据本发明的承载组件上设置标记的一个示例性标示装置。

图5示意性地显示了根据本发明的实施例来设计的另一示例性承载组件。

图6示意性地显示了根据本发明的实施例来设计的另外一个示例性承载组件。

图7图解性地显示了利用本发明装置收集到的数据组的一个例子。

图8图解性地显示了利用本发明装置收集到的数据组的另一个例子。

具体实施方式

图1示意性地显示了电梯系统20。如本领域所知的那样，电梯轿厢22例如在地面和建筑物之间穿过提升间24而运动。当轿厢以传统方式运动时，承载组件26将轿厢22支撑于提升间内。

在本发明的范围内可以使用多种承载组件26。其例子包括平皮带，这些平皮带中的一些在多个承载件上具有聚合物保护涂层。在本发明的实施例中也可以使用其它类型的皮带或绳索。在本说明书中使用的用语“皮带”或“绳索”不应被视为具有限制意义。

监测装置30相对于承载组件26适当地定位，以便观察承载组件26的状况。监测装置30可与例如由电梯技术人员所操作的远程计算机模块32进行通信。作为所示示例中的另选或附加，监测装置30也可与控制器34进行通信，该控制器34与轿厢22相关。这种控制器是已知的，然而包括于装置中的这些控制器最好被编程，以便能根据具体情况的需要而与监测装置进行通信。在监测装置30长期位于提升间24内的示例中，可以根据需要来收集关于与轿厢22相关的特定承载组件26的历史数据，并将其存储在存储器34中。

如图2示意性所示，监测装置30包括增强器36和检测器38。承载组件26包括沿组件26的外部设置的多个标记40。这些标记最好位于组件26的护套的至少一侧上。检测器38可观测标记的位置，并能够提供关于标记之间的间距的信息。增强器36有助于通过检测器38更好地进行检测。例如，在对标记40进行光学检测且检测器38为照相机时，增强器36为可照亮组件26上的处于检测器38的视场42内的那些部分的光。所选择的检测器38的类型以及是否需要使用增强器36取决于组件26的具体结构以及标记40的类型。

承载组件26外部上的标记40提供了关于承载组件26状况的可检测的指示。当标记之间的距离或间距变化时，这就意味着承载组件的状况发生了变化。例如，随着组件26在负载下拉伸，间距会发生变化。类似的，随着承载组件产生应变或疲劳，组件的一些区域会产生伸长，并且标记之间的间距会产生相应的变化。

在本发明的范围内可以使用多种类型的标记。图2所示的例子显示了圆形标记40。图3所示的例子显示了线性标记40。可以选择任何几何形状或样式，只要检测器38能够认出这些标记以及它们在承载组件26上的相互间的位置即可。

标记40可以多种方式来施加。在一个示例中，标记被涂在承载组件26的护套的外表面上。在另一示例中，在护套外部上涂覆反射性材料。在另一示例中，采用激光来在组件26的外表面上进行标示。标记可以压印或蚀刻在组件26的表面上。其它选择包括采用冲击器具、模制、冲压或加热的工具等来制作标记。根据承载组件26的外部的材料来选择适当的标记，以便使标记的可被检测到的属性在组件26的预期使用寿命期间保持完好。

标记40提供了关于承载组件26的状况的指示，这是例如通过提供关于承载组件的拉伸或柔量的信息来实现的。从图3中可以理解，监测装置30可确定标记之间的距离。在图3所示的例子中，在标记40B和40C以及标记40C和40D之间分别测量到距离X。在标记40D和40E之间测量到距离X+δ。通过确定变化量δ并将其与一些预定的标准进行比较，就可以确定与标记40D和40E之间的部分相对应的组件26的部分是否已经产生了足以需要更换组件的应变或损坏。变化量δ也有可能例如是由电梯系统中的负载状况所引起的，并不一定是因组件的质量或合格性下降所引起的。

在一些例子中，标记40最好沿组件26纵向地间隔开非常有规律的间距。在这些例子中，当组件26处于第一状况，例如在被生产出来之后但在用于电梯系统中之前，各相邻标记之间的距离最好相同，或者处于允许的误差范围内。

在另一些例子中，标记40并不必以受控的间距来设置。在这些例子中，监测装置30收集关于在皮带处于已知的第一状况下时相邻标记之间的间距的信息，并记录这些数据以便日后进行比较。在这些例子中，将两个标记之间的测量值与同样这两个标记之间的日后测量值进行比较，确定间距是否发生了变化。由于各组标记可具有不同的初始间距，因此监测装置30最好能够保留住各个标记的数据以及它在皮带组件26上相对于相邻标记的位置。在这些例子中，这些标记可具有结合于它们之中的独有标识，以便使监测装置30能够在这些标记之间进行区分。

在另一例子中，以精确控制的间距来设置成对的标记，因此所选标记对之间的测量值提供了关于承载组件状况的所需信息。在这些例子中，最好控制特定对的标记之间的间距，然而，不同对之间的间距不必是有规律的，这是因为仅采用标记对之间的测量来确定组件的状况。

图4示意性显示了用于以受控的间距d来制作标记对的装置50。结构52支撑了一对标示装置54和56。在所示示例中，标示装置为激光器，其将标记60和62施加到承载组件的外部。由于标示装置54和56相距受控的距离d，因此在皮带护套上的所得标记也相距受控的距离d。皮带26可相对于装置54和46进行分度或移动，因此标记对可沿皮带的选定长度来设置。这种装置可用于精确地测量标记之间的间距。

参见图5，第一示例对标记60A和62A间隔开距离d。第二对标记60B和62B也间隔开距离d。然而，标记对之间的距离不必是一致的，也不必与距离d相同。在检测器38收集关于标记60和62的信息时，只有各对设定标记之间的距离才用于确定组件的状况。

例如，如图5所示，标记对最好在对的开头和对的结尾之间包括一些区别之处。在图5所示的例子中，标记60A和60B为连续线，而标记62A和62B为断开线。监测装置30最好被编程以便能识别出标记60A和60B表示了标记对的开头，而标记62A和62B对应于标记对的结尾。用于检测标记对的方法可包括一个检测器38，其具有包围了一对标记中的各标记的视场42。或者，可以使用两个具有一定空间关系的检测器38，允许各检测器从标记对中识别出一个标记，并采用适当的程序来确定各对标记之间的距离。

在图5所示的例子中，标记对并未重叠。在一些例子中，希望或必须使标记对重叠。在这种情况下，标记的区别之处最好制成为使得监测装置30能够识别标记对。这种例子显示于图6中，其中标记60A和60B在组件的外部上对齐，而标记62A和62B相互对齐但与标记60A和60B错开。在这一例子中，标记60A和62A组成一个测量对。类似的，标记60B和62B组成一对。监测装置30最好被编程以便能识别标记的横向位置，从而确定哪些标记组成一对，之后收集信息以进行适当的测量。

可提供许多种标记结构和区分措施，以允许监测装置30能够识别正确的标记对并收集进行测量所必须的信息。本领域的技术人员在理解了本说明书之后可以实现适当的装置来满足特定情况下的要求。

存在着多种标示方法。承载组件可以连续运动的方式经过标示装置而运动，或者以递增或分度的方式经过标示装置而运动。无论组件如何经过标示装置而运动，都希望在组件的被标示部分上保持均匀的纵向拉紧。

存在着多种用于控制标记之间的间距的方法。如所示，可以在设定间距处使用成对的标示装置。作为另选，例如可触发标示装置以响应于采用光学传感器、数字或其它形式的照相机在特定空间位置处检测到先前制作出的标记而在组件上设置新的标记，或者响应于从旋转编码器或其它机械传感器等中得到组件线性位移的指示而在组件上设置新的标记。

这些标记与组件外表面上的正常表面有些差别，这是通过与组件外表面的表面轮廓或外形相比采用不同的颜色、反射率、表面纹饰或物理形式来实现的。

可以使用多种检测器38。在一个示例中使用了数字阵列照相机，这是因为它们能提供适当程度的定性测量，目前可以得到许多种硬件和软件技术，它们可结合到根据本发明所设计出的系统中。其它选择包括传统照相机或其它的光学传感器。例如，光纤传感器被认为是不错的选择，这是因为其比较便宜。这种传感器例如可检测近似性、对比度或反光率的变化。在理解了本说明书之后，本领域的技术人员能够从可买到的检测装置中选择适当的装置来实现本发明所提供的结果。

根据监测装置30是由维护人员临时地放在提升间内的装置还是用于永久性地安装在提升间内的装置，可以选择传感器以及所用标记类型。

在一个示例中，使用激光条码阅读器来检测组件26上的标记。激光条码阅读器被认为是不错的选择，这是因为其比较便宜，并足够坚固以永久性地安装在电梯系统中。包括有永久性设置的激光条码阅读器的示例可在用于电梯系统中时提供组件使用寿命期限内的数据。

激光条码阅读器可提供关于标记之间的间距的信息。另外，标记可包含有编码或信息，以便分别地识别标记。

在一个示例中，皮带护套是黑色的，而标记包括有位于护套上的白线。可以使用可买到的油漆来制作标记。黑白对比使得条码阅读器能够收集到必要的信息。

当仅使用一个检测装置时，最好谨慎地控制和监测承载组件相对于检测装置的运动速度。这可由传统的技术例如通过知道电梯轿厢运动的速度来实现。

监测装置30最好与承载组件的包含有标记的表面保持恒定的距离。实现这一目的的一种方式是使用支撑装置70(见图1)，其具有容纳于承载组件上的多个弹性偏压的滚子或其它机械导向件。支撑结构74最好将监测装置30保持在承载组件的选定范围内，以便保证精确地读数。在一个示例中，滚子或机械导向件还可在承载组件26相对于监测装置30纵向运动时防止承载组件26产生横向运动。

一种示例性装置包括了带有焦阑透镜的检测器，以便补偿皮带和检测器之间的相对位置的任何变化。

一种优选装置包括两个检测装置，该检测装置是数字阵列照相机。照相机最好安装在刚性外壳上，以便使照相机之间的间隔对应于标记对之间的间距(在如上所述使用了标记对处)。在监测装置30中包括有两个检测器38时，应同时触发这两个检测器以得到图像，这个时间与各个标记通过各照相机视场的时间相重合。在一个示例中，在与标记预期处于照相机视场内的时间相对应的时间触发检测器以得到图像。

在另一例子中，照相机总是获取图像，但只是在与标记处于视场内的位置相对应的时间被触发而存储图像。图像获取(或图像存储)的触发基于在检测器视场的一定部分内检测到标记、由辅助照相机检测到标记、由光学传感器检测到标记、采用旋转编码器或其它传感器测量到承载组件的线性位移而进行。

根据特定情况的需要可使用增强器36。在采用数字阵列照相机作为检测器38的情况下，增强器36最好为频闪光。已经知道，频闪光能够使在对应于检测到标记时检测器所产生的信息实现最优模糊化。例如，在一些情况下，当使用频闪光时，可以提高插补算法计算标记位置的精度。频闪光脉冲的持续时间最好设定为能够实现所需的结果。在知晓了本说明书以及图像获取领域的知识之后，可以实现适当的频闪光或其它的发光控制。

测量标记之间的间距的方式可通过下述之一来完成。

在一些情况下，优选对各个标记-标记间距进行多次测量。然后用计算机模块32(或控制器34)对各间距的测量数据进行统计处理，以降低数据离散性对测量结果的影响，将标记与护套表面中的裂纹或缺陷区分开，将工程标记与表面上的意外擦伤或其它标记区分开，消除存在于护套表面上的灰尘或污物所产生的影响，克服某些位置处因磨损或其它加工所可能产生的使标记局部受损的影响而精确地确定标记-标记间距，以及检测表示了非正常受拉构件应变的标记的变形。

一个例子包括了在制造承载组件26时进行初始测量并将其用作基准测量。这种初始测量提供了关于标记怎样初始设置在承载组件上的指示。然而，当只考虑到承载组件的部分伸长仅通过将其置于电梯系统内的操作位置而由轿厢的固有重量和承载组件上的拉力而产生时，该基准测量的值就受到限制。

另一例子包括在电梯系统具有已知的负载状况下进行基准测量。该基准测量可用于与在相同负载状况下进行的后续测量相比较。或者，后续测量可在不同的负载状况下进行，采用基于负载状况差异的关联因子来作出关于标记之间的间距变化的正确决定。

可以在承载组件运动经过监测装置30时调节承载组件上的负载的变化，这也属于本发明的范围内。例如，与电梯轿厢处于提升间的顶部附近相比，当电梯轿厢处于提升间的底部时，提升间顶部附近的皮带部分上的负载较大。这是因为承载组件本身具有一定的重量，其对特定位置处的组件上的负载有一定影响。因此，可根据负载状况的变化来调节皮带长度上的标记之间的间距变化，这也属于本发明的范围内。最好是在受控的负载状况下、例如在轿厢空载时进行测量。最好在轿厢未载人时进行测量，这样乘客便不会在沿皮带长度进行测量的整个过程中中途进入或离开轿厢。

一种调节系统上的负载变化的方式是确定用于使轿厢在提升间内运动的电动机所产生的扭矩。扭矩监测技术是众所周知的。由于扭矩随负载而变化，因此测量扭矩就提供了与系统上的重量或负载相关的能力，扭矩的变化可用于补偿负载的偏差。因此，可对归因于负载状况变化的标记之间的间距变化进行补偿并适当地处理，同时确定承载组件的状况。

标记最好间隔成能够辨别出标记之间的距离中的微小变化。由于这种较小的增量变化被认为是皮带状况变化的一种指示，因此希望能够检测出0.1％或更小的距离变化。

图7图解性地显示了一种分析采用本发明的装置所采集到的数据的方法。期望的标记间距显示在曲线100上。第一示例性实际间距显示为102，其表示承载组件的柔量随时间产生均匀的性能下降。

另一曲线104在点106处显示了局部的性能下降，其例如对应于由弯曲疲劳所引起的承载组件的已产生应变的部分。取决于特定承载组件的特性，预期间距100与曲线104以及与曲线102之间的差异分别提供了组件状况的指示以及是否需要进行更换。可采用已知的技术如弯曲疲劳测试来得到相关的数据，因此可基于现场测量的实际结果来作出决定。

图7所示的例子在这样的情况下是有用的，即预期间距100来自于初始安装后不久对承载组件所进行的测量，因此组件的状况是已知的，其处于已知的负载状况下。得出曲线102和104的测量最好在之后在相同的负载状况下进行，以便提供精确的比较，从中可作出对状况的决定。

另一示例性测量曲线显示于图8中。第一负载下的标记之间的距离显示为曲线110。第二负载下的标记之间的距离显示为曲线112。在该示例中，如果曲线110和112之间的变化在承载组件的长度上保持恒定，那么间距的差异将仅归因于负载的变化。如果在承载组件的长度上存在着不同的偏差，那么在皮带长度上的特定位置处可能产生了应变或疲劳。

从图7和8中可以看出，即使在预期间距曲线100中，标记之间的间距也沿着组件的长度而增加。这适用于这样的情况，即其中包括有取决于如上所述的轿厢在提升间内的位置而承受到不同拉伸量的承载组件。

上述描述是示例性而非限制性的。对于本领域的技术人员来说很清楚，在不脱离本发明的本质的前提下，能够对所公开的示例进行变更和修改。本发明的法定保护范围仅由所附权利要求来限定。

Claims (22)

1.一种用于电梯系统的承载组件，包括：

多个狭长的承载件；

至少部分地包围了所述承载件的护套；和

纵向隔开地位于所述护套的至少一个外侧上的多个可检测到的标记，当所述组件处于第一状况时，所述标记沿着所述护套的所述侧以第一间距隔开，至少两个所述标记之间的间距可随所述组件的状况变化而变化。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述标记是可光学检测到的。

3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述标记包括位于所述护套一侧上的凹痕。

4.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述标记在相邻标记组之间以受控的间距隔开。

5.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述标记包括第一组多个第一标记和第二组多个第二标记，所述第一标记相互间隔开，所述第二标记相互间隔开。

6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述第一标记具有第一构造，而所述第二标记具有不同于所述第一构造的第二构造。

7.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述第一标记沿所述护套纵向地相互间隔开，所述第二标记沿所述护套纵向地相互间隔开并与所述第一标记横向地错开。

8.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述护套包括有第一颜色，所述标记涂在所述护套上并包括有第二颜色。

9.一种制造用于电梯系统的承载组件的方法，包括：

以选定的对齐方式来设置多个承载件；

将所述承载件至少部分地置于护套内；和

在所述护套的至少一个外侧上纵向隔开地设置多个标记，使得当所述组件处于第一状况时所述标记以第一间距隔开，并且至少两个所述标记之间的间距可随所述组件的状况变化而变化。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括采用激光器来将所述标记施加在所述护套上。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括由具有第一性能的第一材料来形成所述护套，通过在所述护套上施加具有与所述第一材料性能不同的第二性能的第二材料来制作所述标记。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述护套上涂上所述标记。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括将第一组多个标记放置成相互间具有第一空间关系，以及将第二组多个标记置于所述护套上并且使其相互间具有第二空间关系。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括控制相邻标记之间的间距。

15.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法包括采用两个激光器来施加标记对，所述激光器处于受控的间距处。

16.一种用于确定电梯系统中的承载组件的状况的方法，所述承载组件具有位于护套内的多个承载件，所述护套包括位于其至少一个外侧上的可检测到的标记，所述方法包括步骤：

确定至少两个所述标记之间的当前间距；和

采用所述标记的当前间距来确定所述组件的当前状况。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包括确定在受控的组件负载状况下的基准间距，并采用所述基准间距和当前间距来确定当前的状况。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包括确定与所述电梯系统相关的可提供动力以使所述承载组件运动的电动机的扭矩，并采用所述电动机扭矩和当前间距来确定当前的状况。

19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包括确定所述组件长度上的选定标记之间的间距变化，确定所述组件上的负载变化，并确定所确定的间距变化是否对应于所确定的负载变化。

20.一种用于检查电梯系统中的承载组件的装置，包括：

检测器，其可测量位于所述承载组件的护套的外侧上的可检测标记之间的间距；和

可利用由所述检测器收集到的信息并确定所述承载组件的状况的控制器。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述检测器可收集关于所述承载组件上的至少两个所述标记之间的间距的信息，所述控制器采用所述间距信息来确定所述状况。

22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述控制器可计算所述组件上的负载变化，并确定所述选定标记之间的间距变化是否对应于所述负载的变化。

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