CN113906269A - 用于检测索道装置的缆绳滚轮的磨损的方法 - Google Patents

Abstract

为了可靠地检测索道装置(1)的缆绳滚轮(4)的磨损，在索道装置(1)静止时测量缆绳传感器(10)与输送缆绳(3)之间的距离(A)并且从静止时测得的距离(A)推断出至少一个缆绳滚轮(4)的磨损。

Description

用于检测索道装置的缆绳滚轮的磨损的方法

本发明涉及一种用于检测索道装置的缆绳滚轮的磨损的方法，该索道装置具有经由至少一个缆绳滚轮引导的输送缆绳，并且具有至少一个缆绳传感器，该至少一个缆绳传感器布置在距缆绳滚轮的已知位置处，并且利用该至少一个缆绳传感器来检测输送缆绳与缆绳传感器之间的距离。

在索道装置的情况下，索道的输送缆绳在路径上且在站中经由缆绳滚轮被引导。输送缆绳在缆绳滚轮处在滚动面上、通常在具有导绳槽的橡胶圈上被引导。缆绳滚轮、尤其是缆绳滚轮的橡胶圈可在索道的运行期间磨损(例如，由于车厢在输送缆绳上来回通行或由于车厢的不对称负载，也在正常运行期间由于输送缆绳在缆绳滚轮的滚动面上的压力)。然而，输送缆绳还可在缆绳滚轮上偏移(输送缆绳从缆绳滚轮的导绳槽的横向偏差)，这在最坏的情形中可导致输送缆绳跳出缆绳滚轮。因此，已知在索道装置的情况下在索道支架上的滚轮组区域中或在站中在运行期间设有缆绳位置监测，以便识别输送缆绳在缆绳滚轮上的不允许的偏移，即，横向偏差。缆绳位置监测借助非接触式传感器(例如，电感式邻近度传感器(例如，如在DE 197 52 362 A1中)、霍尔传感器(例如，如在US 5,581,180 A中)或涡流传感器(例如，如在WO 2019/038397 A1))来进行。在输送缆绳的不允许的横向偏差的情况下，停止索道装置或者降低输送速度。在索道装置的运行中，这两者当然是不期望的。

通常在运行期间监测缆绳滚轮(例如，橡胶圈上)的滚动面的磨损，以便能够在必要时及时更换磨损过度的缆绳滚轮，从而防止运行受限或运行中断。这可以由维护人员以一定的检查间隔通过目视检查进行或自动地进行。例如，从DE 197 52 362 A1已知借助非接触式传感器在运行期间不仅检测缆绳位置，而且还检测缆绳滚轮的滚动面上的磨损。此外，在US 5,581,180 A和WO 2019/038397 A1中描述了还可借助缆绳位置传感器来确定缆绳滚轮的磨损。为了进行磨损检测，在索道运行时确定固定安装的缆绳位置传感器与输送缆绳之间的距离。

然而，索道装置的运行条件非常苛刻。在运行期间，一天内环境温度波动可能超过10℃，这可导致缆绳滚轮的热膨胀(在变小或变大的意义上)。在此，输送绳索与缆绳位置传感器之间的距离可显著地改变，这对距离测量的可靠性产生负面影响。由于输送绳索与缆绳滚轮或缆绳滚轮的滚动面之间的摩擦，缆绳滚轮在运行期间可相对于环境且尤其是相对于传感器发热，这也可导致输送缆绳与缆绳位置传感器之间的检测到的距离的改变。在此，检测到的距离在运行期间可能改变几毫米。输送缆绳本身在运行期间经受振动(例如，由于缆绳滚轮滚过车厢的缆绳夹或者由于对索道装置的外部影响(诸如风))，由此缆绳位置传感器与输送缆绳之间的检测到的距离在运行期间也可以不断改变。所有这些都使得利用非接触式传感器在运行期间通过距离测量来对缆绳滚轮进行磨损检测变得不可靠和困难。

因此，本发明的任务在于，改进索道装置的缆绳滚轮的磨损检测、尤其是使其更可靠，并且因此改进索道装置的运行、主要是维护。

该任务通过在索道装置静止时测量距离并且从静止时测得的距离推断出至少一个缆绳滚轮的磨损来解决。通过在索道装置静止时检测缆绳滚轮的磨损，可以按简单的方式减少或甚至消除由于运行而产生的对距离测量的影响。尤其认识到，在运行期间不必检测距离，因为由距离引起的磨损无论如何仅缓慢地改变。因此，在静止时检测距离是有利的，因为由此也获得更精确的结果。在特别有利的实施方式中，这也使得可以使用现有的缆绳位置传感器作为缆绳传感器来进行距离检测。由此，不需要附加的硬件耗费。这也使得可以在磨损超过预先给定的允许极限值时及时更换索道装置的缆绳滚轮。

为了提高磨损检测的准确性，可以规定，检测缆绳滚轮的温度，并且在检测距离时考虑缆绳滚轮在检测到的温度下的热膨胀。由此，可以考虑或补偿缆绳滚轮的可能与温度相关的热膨胀。在此，对距离的检测以及因此对磨损的检测也可以与特定的参考温度相关。

在有利的设计构造中，在多天内、优选地每天或每第x天(其中x>1)或以预先给定的时间间隔测量距离，尤其是总在全天的相同时间点测量距离。这也使得可以检测磨损的时间曲线。从时间曲线中可以获得关于索道装置的更多知识。例如，在缆绳滚轮在一定的时间段上磨损过快的情况下，可以推断出索道装置的另一问题。

在下文中将参照图1至图5更详细地阐释本发明，图1至图5示例地、示意性地且非限制地示出本发明有利的设计构造。附图中示出：

图1示出了索道装置的一部分，

图2示出了索道装置的滚轮组的一部分，

图3示出了索道装置的缆绳滚轮的一部分，

图4示出了非接触式缆绳传感器的测量场，

图5示出了所检测到的缆绳滑轮磨损的时间曲线。

在图1中，示出了众所周知的具有两个索道支架2的索道装置1的一部分。至少一条输送缆绳3在两个索道站(未示出)之间环绕地或来回地经由缆绳滚轮4被引导。缆绳滚轮4可旋转地支承在例如布置在索道支架2上的滚轮组5上。滚轮组5通常包括多个在输送缆绳3的移动方向上彼此相继地布置的缆绳滚轮4。缆绳滚轮4或一组缆绳滚轮4也通常布置在可旋转地支承在滚轮组5上的摇臂6上。多个车厢7(例如，吊舱或吊椅)以已知的方式(例如，利用可在索道站中释放的缆绳夹，但也可利用固定夹)被夹在输送缆绳3上。车厢7以此方式在索道站之间在输送缆绳3上移动。经由其来引导输送缆绳3的多个缆绳滚轮4也可布置在索道站中。

图2示出了具有两个缆绳滚轮4的滚轮组5的一部分。至少一个非接触式缆绳传感器10布置在索道装置1上(例如，布置在滚轮组5上)。非接触式缆绳传感器10优选地布置在距缆绳滚轮4的已知的、所定义的位置处，尤其是在距输送缆绳3的所定义的距离A处。当非接触式缆绳传感器10如图2中布置在摇臂6上时，非接触式缆绳传感器10优选地布置在摇臂6上距缆绳滚轮4的所定义的位置处。如果缆绳滚轮4以固定方式可旋转地支承在滚轮组5上(即，不在摇臂6上)，则非接触式缆绳传感器10优选地布置在距滚轮组5的缆绳滚轮4的所定义的位置处。然而，多个非接触式缆绳传感器10也可以设置在滚轮组5上，例如，在从输送缆绳3的输送方向X看过去的滚轮组5的外端部区域中。然而，应注意，缆绳滚轮4和非接触式缆绳传感器10也可以可旋转支承地布置在索道装置1的另一固定部分上，例如，在索道站中或在索道站的驶入或驶出区域中或在索道支架2的另一构件上。多个缆绳传感器10通常分布地布置在索道装置1上。

非接触式缆绳传感器10可以是电感式或电容式传感器，例如，电感式或电容式邻近度传感器、霍尔传感器或涡流传感器。优选地，非接触式缆绳传感器10同时还用作用于检测输送缆绳3在缆绳滚轮4上的横向方向Y(横向于输送方向X)上的横向偏差的缆绳位置传感器。在该情形中，优选地，非接触式缆绳传感器10也在所定义的横向位置处对齐缆绳滚轮4。然而还可构想，设有单独的缆绳位置传感器13(或者多个缆绳位置传感器13)，如在图2中示出。

非接触式缆绳传感器10与分析单元11(硬件和/或软件)连接以分析利用该非接触式缆绳传感器检测到的传感器值，如以下将详细描述的。在此可以规定，每个非接触式缆绳传感器10与其自己的分析单元11连接，或者多个非接触式缆绳传感器10(例如，索道支架2的一个(或两个)输送方向X的缆绳传感器10)各自与分析单元11连接。至少一个分析单元11与索道控制器12(硬件和软件)连接，这可以无线地或有线地进行。索道控制器12通常布置在索道站中。分析单元11也可以集成在索道控制器12中。如果使用单独的缆绳位置传感器13，则分析单元11同时也可以与缆绳位置传感器13连接以检测输送缆绳3在横向方向Y上的缆绳位置。然而，还可以设有针对缆绳位置传感器13的单独的分析单元。分析单元11也可以集成在缆绳传感器10或缆绳位置传感器13中。

图3详细地示出了缆绳滚轮4。缆绳滚轮4通常主要由中心滚轮体(图3中不可见)组成，该中心滚轮体借助滚动轴承或其他轴承可旋转支承地布置在中心轴套(图3中不可见)上。索道装置1上的缆绳滚轮4可以布置在轴套上。当然，也可以省去轴套，并且缆绳滚轮直接可旋转支承地布置在索道装置1处的轴承上。橡胶垫圈20可以在滚轮体上布置在两个横向布置的法兰垫圈21之间。橡胶垫圈20形成缆绳滚轮4的滚动面22，其中可设有用于引导输送缆绳3的凹陷形式的绳槽23。橡胶垫圈20通常布置为可更换的。当然，滚轮体本身也可以形成缆绳滚轮4的滚动面22和/或法兰垫圈21。在索道装置1运行期间，可能发生输送缆绳3在横向方向Y上从绳槽23侧向偏转，如图3中的虚线所示。此类横向方向Y上的偏转S可以在索道装置1运行期间由缆绳位置传感器13来检测。

从图3还可以看出，随着滚动面22的持续磨损，输送缆绳3越来越深入地侵入缆绳滚轮4的滚动面22，由此输送缆绳3沿缆绳滚轮4的旋转轴14的方向行进。出于安全原因，仅允许缆绳滚轮4有一定程度的磨损。随着增加的磨损，绳槽23的凹陷V增大。在磨损过大的情况下，必须更换缆绳滚轮4或橡胶垫圈20，或者通常是缆绳滚轮4的形成滚动面22的部分。.

非接触式缆绳传感器10布置在距缆绳滚轮4的已知位置处，以便得到输送缆绳3与缆绳传感器10之间的距离A(在与输送方向X和横向方向Y垂直的方向Z上)。优选地，缆绳传感器10布置在距未磨损的缆绳滚轮4的所定义位置处，以便具有所定义的参考位置。然而，也可以不同地确定参考位置。如果磨损增加，由此凹陷V增大，则距离A减小，由此，在利用非接触式缆绳传感器10测得距离A时，可以检测到以凹陷V增加的形式的缆绳滚轮4的滚动面22的磨损。

通常，利用缆绳传感器10检测到的传感器值W在分析单元11中被换算为距离A(或等效地换算为凹陷V)。通常，距离A是缆绳传感器10与输送缆绳之间的最短距离(通常在方向Z上)。

为了减少索道装置1的运行对距离测量的影响或优选地完全消除该影响，根据本发明规定，仅在索道装置1处于静止时测得的距离A被用于磨损检测。因此，在处于静止的输送缆绳3的情况下测量距离A。在处于静止的输送缆绳3的情况下，可以假设输送缆绳3位于缆绳滚轮4的绳槽23中并且输送缆绳3不振动或仅轻微振动。

此外，通过在索道装置1静止时测量距离A，可以减少、理想地甚至消除对距离A的测量的温度影响。在静止时，输送缆绳3与缆绳滚轮4之间不会产生摩擦，由此缆绳滚轮4不会因摩擦热而产生附加的热膨胀，这使得对距离A的测量更加准确。因此，缆绳滚轮4和缆绳传感器10具有基本上相同的温度(基本上是环境温度)，只要缆绳传感器10不经受由内置电子装置导致的过度自热或者不发生不同的太阳辐射(例如，由于阴影)，由此不存在由于缆绳滚轮4的温度和缆绳传感器10的温度之间的温差而导致的测量干扰。

还可以(例如，借助缆绳传感器10中或缆绳滚轮4附近的温度传感器)测量在测量距离A时具有的温度，并且测得的距离A被校正到预定的参考温度(例如，21℃)。由此可以例如补偿由太阳辐射导致的可能的热膨胀。为此，可以利用测得的温度来确定缆绳滚轮4的热膨胀(例如借助存储的表格、数学模型或公式)，并且在确定距离A时考虑缆绳滚轮4的与温度相关的膨胀(其改变距离A)。

优选地，总是在全天的同一时间点测量距离A，例如，在索道装置1在早上开始运行之前、优选地在日出之前或日出后不久，或者在索道装置1在晚上停止运行之后、优选地在日落之后或日落前不久。如果在停止运行之后进行测量，则测量优选地等待某个固定时间(例如，一个小时)，以使得缆绳滚轮4可以冷却到环境温度。然而，由于太阳辐射也可导致缆绳滚轮4的热膨胀，因此优选地在夜间(如在日落和日出之间)进行测量。还可以针对距离A的测量确定停止运行与开始运行之间的任意时间点，例如，始终在午夜进行测量。由于磨损仅缓慢地表现为凹陷V的增加并且缆绳传感器10的测量分辨率也受限，因此不是每个全天而是以较大的时间间隔(例如，每周或每第x个全天(其中x>1))来测量距离A以及与其相关的凹陷V也足够了。

然而，在索道装置1处于静止时对距离A的测量还实现了以特别有利的方式使用传统的非接触式缆绳位置传感器13作为缆绳传感器10，该非接触式缆绳位置传感器13本来就安装在当今的索道装置1中。特别地，特别简单地构造的非接触式缆绳位置传感器13可被用作缆绳传感器10，利用该非接触式缆绳位置传感器13由于测量原理而不能识别输送缆绳3是向左还是向右(即，在横向方向上)还是由于磨损而在方向Z上向缆绳滚轮4的旋转轴14行进。

此类非接触式缆绳位置传感器13的示例是电感式邻近度传感器。电感式邻近度传感器借助感应电压来无接触地测量到测量对象的距离。例如，传感器的馈送有交流电的传感器线圈绕该传感器线圈形成电磁场。如果导电的测量对象(在此为输送缆绳3)进入该电磁场，则在该测量对象中感应出涡流，该涡流的电磁场抵消了由传感器线圈产生的电磁场，由此改变了传感器线圈的阻抗。这种改变与测量对象的距离具有所定义的关系，并且相应地(例如电子地或在由相应的软件进行数字转换之后)被分析。当然，还可以使用其他测量原理。

在图4中示出了非接触式缆绳传感器10(例如，电感式邻近度传感器)的示例性测量特性曲线族，其示出了恒定的传感器值W关于测量对象(在横向方向Y和方向Z上)相对于缆绳传感器10的位置的曲线。在此，测量对象的位置从零位置Y＝0(例如，绳槽23的位置)出发向左(Y负值)和向右(Y正值)以及作为方向Z上缆绳传感器10与测量对象(输送缆绳3)之间的距离来给出。从测量特性曲线族看出，每个检测到的传感器值W都可以理解为向左、向右或方向Z上的偏差，由此无法由传感器值W来推断出测量对象关于缆绳传感器10的具体位置。然而，利用这种缆绳传感器10，可以在横向方向Y与方向Z之间进行区分，因为输送缆绳3在横向方向Y上的横向偏转增加了输送缆绳3到缆绳传感器10的距离，而磨损减少了输送缆绳到缆绳传感器10的距离。因此，从已知的参考位置出发，可以通过检测到的传感器值的增加或减少来识别横向方向Y上的偏转和方向Z上的磨损。例如，在输送缆绳3在横向方向Y上偏转时，传感器值减小，并且在输送缆绳3在方向Z上磨损时(即，在输送缆绳3接近缆绳传感器10时)，传感器值增加。由此，缆绳传感器10的检测到的传感器值W可以唯一地分配给输送缆绳3在横向方向Y上的横向偏差或距离A在方向Z上的改变。

在使用其他测量原理时，也可得出相同或相似的关系。然而，原则上也可以使用如下传感器，该传感器可由于测量原理或对传感器值W的分析来在横向偏差与距离改变之间进行区分。由于此类传感器更耗费且因此更昂贵，因此这些传感器通常不用于索道装置1中，尤其是因为在索道装置1中通常需要多个缆绳传感器10(通常在输送缆绳3的每个方向上在每个索道支架上有至少两个此类缆绳传感器10，这在20个索道支架的情况下已经需要80个传感器)。

对于缆绳传感器10，在静止时进行测量时，可以假设输送缆绳3位于缆绳滚轮4的绳槽23中。由此，在静止时测得的传感器值W可以在任何情形中被分配给缆绳传感器10与输送缆绳3之间的距离A，而与缆绳传感器10的类型完全无关。

由于缆绳传感器10通常在输送方向X上布置为远离缆绳滚轮4，因而在缆绳滚轮4和缆绳传感器10的已知布置和几何形状的情况下，检测到的传感器值W可被换算到距离A(或等效地凹陷V)或者与其相关的磨损值，以提高精度。

当然，仅足够接近地布置在距缆绳传感器10的已知位置处的缆绳滚轮4的磨损可以利用缆绳传感器10来可靠地检测。缆绳滚轮4布置得离缆绳传感器10越远，对磨损的检测将越不精确。由于缆绳滚轮4在索道装置1的区域中(例如，在滚轮组5或摇臂6上)的已知布置和几何形状，因此可以完全由缆绳传感器10在缆绳滚轮4的布置的区域中检测到的传感器值W换算到该布置的多个缆绳滚轮4的磨损。

为了提高精度，还可以分析各种缆绳传感器10的传感器值W以确定缆绳滚轮4的磨损(例如，凹陷V的值)。例如，可以利用各种缆绳传感器10的传感器值W来确定缆绳滚轮4的磨损，随后取平均。在此，在取平均时还可以考虑权重，其评估缆绳传感器10与缆绳滚轮4的距离。

例如，在图5中示出了针对两个缆绳滚轮4的凹陷V的增加关于时间段T1至Tn(例如覆盖3个月的时间段)的时间曲线K₁、K₂。从在时间点T1开始的凹陷V出发，凹陷V不断增加，直到在Tn处的时间段结束。

可以看出，尽管在索道装置1静止时进行测量，检测到的凹陷V仍可能经受波动，这可归因于外部影响或归因于测量不准确性。为了补偿这些波动，磨损趋势也可以通过回归线(在图5中用虚线表示)或另一回归来近似，以便能够在每个时间点处、尤其是在测量之间确定磨损值。

可以例如以最大允许凹陷V的形式预先给定针对允许的磨损的极限值V_G(以百分比或绝对值的形式)。如果缆绳滚轮4的磨损达到极限值V_G，则可以由分析单元11或索道控制器12输出报告以指示缆绳滚轮4或缆绳滚轮4的滚轮橡胶20的必要更换。还可以经由合适的通信线路来向远程位置(例如，向由其协调维护的维护中心)发送报告。

Claims (8)

1.一种用于检测索道装置(1)的至少一个缆绳滚轮(4)的磨损的方法，所述索道装置(1)具有经由所述至少一个缆绳滚轮(4)来引导的输送缆绳(3)，并且具有至少一个缆绳传感器(10)，所述至少一个缆绳传感器(10)布置在距所述缆绳滚轮(4)的已知位置处，并且利用所述至少一个缆绳传感器(10)来检测所述输送缆绳(3)与所述缆绳传感器(10)之间的距离(A)，其特征在于，在所述索道装置(1)静止时测量所述距离(A)并且从静止时测得的距离(A)推断出所述至少一个缆绳滚轮(4)的磨损。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述缆绳滚轮(4)的温度，并且在检测所述距离(A)时考虑所述缆绳滚轮(4)在所检测到的温度下的热膨胀。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用所述至少一个缆绳传感器(10)来检测至少一个另外的缆绳滚轮(4)的磨损。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用至少一个另外的缆绳传感器(10)来检测所述至少一个缆绳滚轮(4)的磨损，并且对利用不同的缆绳传感器(10)检测到的磨损取平均以得到所述至少一个缆绳滚轮(4)的磨损。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在多天内、优选地每天或每第x天，其中x>1、或以预先给定的时间间隔测量所述距离(A)。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，总是在全天的相同时间点测量所述距离(A)。

7.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，检测所述磨损的时间曲线。

8.一种用于运行索道装置(1)的如权利要求1至5中任一项所述的方法的使用，其中在磨损超过预先给定的允许的极限值(VG)时更换所述索道装置(1)的缆绳滚轮(4)。

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