DE60223287T2

DE60223287T2 - Aufzugsriemen und system

Info

Publication number: DE60223287T2
Application number: DE60223287T
Authority: DE
Inventors: Guenther Heinz; Hans-Dieter Metzen
Original assignee: Gates Corp
Current assignee: Gates Corp
Priority date: 2002-01-02
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: CA2471361C; CZ2004779A3; EP1461281B1; TW593118B; HU230052B1; HK1067946A1; NO20043140L; CN1612840A; BR0215358B1; DE60223287D1; TW200301750A; US20030121729A1; AU2002358252B2; PL374237A1; KR20040066203A; NO330783B1; WO2003059798A1; TR200401607T2; ATE376975T1; KR100676431B1

Description

Sachgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Heberiemen und ein Hebesystem und insbesondere einen Heberiemen und ein Hebesystem mit einem flachen Heberiemen und einer gerippten Fläche.
Hintergrund der Erfindung
Hebesysteme, einschließlich Aufzüge, weisen generell ein Seil oder einen Heberiemen auf, das/der das Gewicht eines Aufzugkäfigs oder eine andere Last trägt. Der Heberiemen greift auf eine spezifische Weise an der Last und einer Riemenscheibe oder Riemenscheiben sowie einer Antriebsvorrichtung, wie z. B. einem Elektromotor, an.
Der Heberiemen kann einen Flachriemen aufweisen. Der Flachriemen weist einen in einem Elastomerkörper umschlossenen Zugkord auf. Der Flachriemen hat eine Breitendimension w, die größer ist als die Dickendimension t.
Der Flachriemen greift an Hebe-Riemenrollenscheiben an. Die Hebe-Riemenrollenscheiben weisen eine Flachriemenanlagefläche und Seitenflansche auf. Die Hebe-Riemenrollenscheiben weisen ferner ein Kautschukmaterial auf der Riemenscheiben-Riemen-Anlagefläche auf.
WO 99/43885 (1999) von Otis Elevator Company, in der ein Zugkord für ein Aufzugsystem mit einem Seitenverhältnis von größer Eins beschrieben ist, ist für den Stand der Technik repräsentativ. Der Zugkord weist mehrere in einer gemeinsamen Beschichtungsschicht umschlossene Seile auf.
Ferner ist WO 00/58706 (2000) von Otis Elevator Company für den Stand der Technik repräsentativ, in der ein Verfahren und ein System zum Detektieren oder Messen von Defekten in einem Seil mit elektrisch leitenden Zugkorden beschrieben sind, wobei der gemessene Widerstand ein Anzeichen für Defekte ist.
Die flache Angreiffläche der dem Stand der Technik entsprechenden Riemen und Riemenrollenscheiben begrenzten das Hebemoment zum Heben einer Last. Das Hebemoment ist eine Funktion des mit den Riemenrollenscheiben in Kontakt stehenden Flächenbereichs des Riemens. Die flache Riemenrollenscheibe kann ferner bei Betrieb ein Geräusch verursachen. Ferner weisen dem Stand der Technik entsprechende Seile oder Riemen keine Ummantelung zum Reduzieren des Verschleißes des Elastomerkörpers aufgrund von Kontakt mit einer System-Riemenscheibe auf.
Es besteht Bedarf an einem Heberiemen mit größerer Hebekapazität. Es besteht Bedarf an einem Heberiemen mit Rippen zum Angreifen an einer Riemenscheibe. Es besteht Bedarf an einem Heberiemen mit einer Ummantelung. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Erfordernisse.
In DE 39 34 654 ist ein Riemen beschrieben. Seine Merkmale bilden den Oberbegriff von Anspruch 1.
Zusammenfassender Überblick über die Erfindung
Der primäre Aspekt der Erfindung ist die Bereitstellung eines Heberiemens mit größerer Hebekapazität.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Bereitstellung eines Heberiemens mit Rippen zum Angreifen an einer Riemenscheibe.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Bereitstellung eines Heberiemens mit einer Ummantelung.
Weitere Aspekte der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
Die Erfindung betrifft einen Heberiemen nach Anspruch 1 mit einem gerippten Profil auf einer Riemenscheiben-Angreiffläche. Der Heberiemen weist ferner Zugkords in einem Elastomerkörper auf. Das gerippte Profil greift an einem an der Riemenscheibe vorgesehenen gerippten Profil an. Der Heberiemen weist aufgrund des im Vergleich zu einem Flachriemen größeren Flächenbereichs der Rippen eine größere Lasthebekapazität auf. Der Riemen ist ferner mit einen Widerstand aufweisenden leitenden Zugkords versehen. Eine Veränderung des Widerstands dient zum Messen des Riemenzustands sowie der Riemenlast.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Hebesystem nach Anspruch 15 bzw. 16 und ein Verfahren zum Betreiben eines Hebesystems nach Anspruch 17 bereit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen, die in die Beschreibung einbezogen sind und Teil der Beschreibung bilden, zeigen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern der Prinzipien der Erfindung.
1 zeigt eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Riemens.
2 zeigt eine Seitenansicht einer Gabelstaplervorrichtung.
3 zeigt eine Seitenansicht eines Aufzugsystems mit dem erfindungsgemäßen Riemen.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer Widerstandsdetektionsschaltung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Riemens. Der Riemen 10 weist Zugkords 15 auf, die in einem Elastomerkörper 20 aufgenommen sind. Der Elastomerkörper kann Natur- und synthetische Kautschuke, HNBR, EPDM oder beliebige Kombinationen und Äquivalente davon aufweisen. Die Zugkords können ein beliebiges Material mit einer für die vorgesehene Anwendung ausreichenden Zugfestigkeit aufweisen. Die Zugkords können Polyester, Kohlenstoff, Stahl, Aramid und Kombinationen und Äquivalente davon aufweisen. Die Zugkords weisen eine ausreichende Flexibilität auf, damit ein Riemen sich zwecks Angreifens an einem Riemenscheibenumfang biegen kann.
Der Riemen hat eine Breite W und eine Dicke t. Er hat ferner ein Seitenverhältnis, bei dem W/t größer als Eins ist.
Eine Riemenscheiben-Angreiffläche 25 weist ein geripptes Profil auf. Die Riemenscheiben-Angreiffläche weist ferner eine Faserbestückung auf. Die Fasern können Zellulose, Aramid, Polyester, Baumwolle, Nylon, Kohlenstoff, Acryl, Polyurethan und Glas einzeln und in Kombination oder (ein) andere(s) auf dem Sachgebiet bekannte(s) beliebige(s) äquivalente(s) Material(ien) aufweisen. Die Fasern haben bei der bevorzugten Ausführungsform eine Länge von ungefähr 18 μm und eine Dicke von ungefähr 15 μm, obwohl eine Länge der Fasern im Bereich von ungefähr 10 μm bis 30 μm und eine Dicke der Fasern im Bereich von ungefähr 10 μm bis 20 μm ebenfalls akzeptabel sind. Die Fasern werden in einer Menge von ungefähr 25 bis 30 phr in das Elastomer eingebracht, wobei die bevorzugte Menge ungefähr 28,7 phr beträgt.
Die Fasern stehen von einer Riemenrippen-Angreiffläche ab. Die Fasern verbessern die Angreifreibung zwischen einer Riemenrippe und einer Riemenscheibennut. Sie reduzieren ferner den Verscheiß der Riemenscheiben-Angreiffläche. Sie verhindern ferner die Entstehung von Rissen in den Rippen während des Betriebs, wodurch die erwartete Riemenlebensdauer verlängert wird.
Der Riemen 10 weist ferner eine Ummantelung 40 auf. Die Ummantelung 40 kann Polyamid, Polyurethan, Polyethylen, Webwaren und Vliesstoffe oder ein beliebiges auf dem Sachgebiet bekanntes äquivalentes Material aufweisen. Durch die Ummantelung 40 wird der von der Rück- oder flachen Seite des an einer "rückseitigen" Riemenscheibe angreifenden Riemens verursachte Verschleiß reduziert, wie an anderer Stelle in dieser Spezifikation beschrieben ist.
Bei Betrieb ist der Riemen selbstführend, da jede Rippe in eine Riemenscheibennut eingreift. Aufgrund des Selbstführungsmerkmals wird das Erfordernis nach mit Flanschen versehenen Riemenscheiben eliminiert, die andernfalls bei dem Stand der Technik entsprechenden Flachriemen benötigt werden. Dadurch reduzieren sich die Kosten für die in einem System verwendeten Riemenscheiben.
Durch den Rippenwinkel α wird die in eine Riemenscheibennut eingreifende Riemenrippenfläche vergrößert. Obwohl der Rippenwinkel im Bereich von ungefähr 60° bis 120° liegen kann, beträgt der bevorzugte Rippenwinkel ungefähr 90°, um den Riemenscheiben-Angreifflächenbereich zu maximieren.
Bei einem Rippenwinkel von ungefähr 90° wird der Riemenscheiben-Angreifflächenbereich durch den Winkel α um einen Faktor von ungefähr √12 vergrößert. Durch ein derartiges Vergrößern der an einer Riemenscheibe angreifenden Riemenfläche wird das Drehmoment vergrößert, das von einer Hebe-Riemenscheibe übertragen werden kann. Dadurch wird wiederum die Lastkapazität eines Hebesystems vergrößert. Anders ausgedrückt: bei einer vorgegebenen Last und einem vorgegebenen Drehmoment hat der erfindungsgemäße Riemen eine kleinere Breite w als ein dem Stand der Technik entsprechender Flachriemen. Dies führt wiederum zu einem System mit reduziertem Platzbedarf im Vergleich zu einem dem Stand der Technik entsprechenden Flachriemensystem.
Die Verwendung von Rippen hat ferner den wünschenswerten Effekt, dass beim Angreifen des Riemens an jeder Riemenscheibe der Betriebsgeräuschpegel gesenkt wird. Durch die Verwendung von mit Nuten versehenen Riemenscheiben mit dem erfindungsgemäßen Riemen wird ferner das Erfordernis einer Kautschukbeschichtung der Riemenscheibe eliminiert.
Mindestens einer der Zugkords weist ein leitendes Material mit einem Widerstand auf, beispielsweise Stahl sowie auf dem Sachgebiet bekannte äquivalente leitende Materialien. Der Widerstand eines Zugkordmaterials variiert ungefähr linear entsprechend der Last und der Temperatur, wie auf dem Sachgebiet bekannt ist. Bei eisenhaltigen Materialien, wie z. B. Stahl, ist eine Widerstandsveränderung normalerweise proportional zu einer Temperaturveränderung. Folglich ist der Temperatureffekt bekannt und kann kompensiert werden, so dass nur eine durch die Last hervorgerufene Widerstandsveränderung gemessen zu werden braucht.
Der Widerstand und die Widerstandsänderung können auf einer Wheatstone-Brücke oder einer anderen äquivalenten Spannungsbrückenvorrichtung gemessen werden, siehe 4. Die Änderung ist mit einer Last an dem Zugkord und somit wiederum mit den Riemen korreliert. Auf diese Weise erfolgt eine Messung der Lastgröße.
Beispielsweise kann ein Betreiber dieses Lastgrößenmessmerkmal zum Steuern des Betriebs eines Systemmotors und somit eines Aufzugs, eines Gabelstaplers oder einer äquivalenten Hebevorrichtung verwenden. Insbesondere können dann, wenn eine Lastdetektionsschaltung eine Überlastsituation oder einen Kordausfall anzeigt, der Motor und das System zur Beachtung durch den Betreiber automatisch oder manuell abgeschaltet werden.
2 zeigt eine Seitenansicht der Gabelstaplervorrichtung. Der erfindungsgemäße Riemen 10 steht mit einem Gabelstapler F in Zusammengriff.
3 zeigt eine Seitenansicht eines Aufzugsystems mit dem erfindungsgemäßen Riemen. Der Riemen 10 ist um eine erste Riemenscheibe P1 zu einer Aufzug-Riemenscheibe PE geführt. Von PE aus wird ein Ende des Riemens 10 mit einer Verankerung A2 verbunden. Die Verankerung A2 kann beispielsweise an einem beliebigen Strukturteil eines Gebäudes befestigt sein.
Der Riemen 10 ist ferner über eine dritte Riemenscheibe P3 um die Antriebsmotor-Riemenscheibe P2 zu einer Gegengewichts-Riemenscheibe PCW geführt. Von der PCW aus ist ein Ende des Riemens 10 mit einer Verankerung A1 verbunden. Wie bei A2 kann die Verankerung A1 beispielsweise an einem beliebigen Strukturteil eines Gebäudes befestigt sein.
Da der Riemen eine gerippte Riemenscheiben-Angreiffläche aufweist, wie an anderer Stelle dieser Spezifikation beschrieben, sind die Riemenscheiben P1, P2 und PE jeweils mit Nuten versehen. Jede Riemenscheibe P1, P2 und PE weist Nuten mit Winkeln von ungefähr 90° zum Aufnehmen der auf dem Riemen ausgebildeten Rippen auf.
Die Riemenscheiben P3 und PCW werden auch als "rückseitige" Riemenscheiben bezeichnet. Jede weist eine ebene Anlagefläche auf, da die mit der ebenen Rückfläche des Riemens in Zusammengriff stehen. Die Ummantelung 40 greift an der Riemenscheiben-Riemen-Anlagefläche an. Durch die Ummantelung 40 wird der Verschleiß des Riemens 10 beträchtlich reduziert, wel cher andernfalls bei Betrieb und bei Bewegung auf der Riemenscheibe verursacht werden kann, wodurch die Betriebslebensdauer wesentlich verlängert wird.
Bei dieser Ausführungsform ist der Riemen 10 kein Endlosriemen. Vielmehr weist er Enden und eine Länge auf. Er ist an seinen Enden mit Verankerungspunkten A1 und A2 verbunden. Ein Gerät zum Messen des Widerstands, beispielsweise eine elektrische Schaltung, wie z. B. eine Wheatstone-Brücke, ist an jedem Ende eines Riemenzugkords angebracht. Dadurch kann die belastete Gesamtlänge des Riemens hinsichtlich einer Widerstandsveränderung und somit einer Lastmessung überwacht werden. Selbstverständlich kann ein Riemenausfall auch anhand eines offenen Kreislaufs mit einem nahezu unendlichen Widerstand detektiert werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Widerstandsdetektierschaltung. Die dargestellte Schaltung ist eine einfache Wheatstone-Brückenkonfiguration. B_r ist der Widerstand in einem in dem Riemen 10 angeordneten Zugkord 15. Widerstandswerte aufweisende Widerstände R1, R2 und R3 sind bekannt. E ist eine Spannungsquelle. Ein Galvanometer G wird zum Anzeigen einer Nullspannung verwendet, so dass: Br = R1(R3/R2)
Eine weitere Schaltung kann über G geschaltet sein, um die Größe einer Spannungsveränderung zu detektieren. Wenn eine Spannungsveränderung einen vorbestimmten Wert übersteigt, kann ein Schalter geöffnet werden, der einen (nicht gezeigten) Motorbetrieb stoppt. Beispielsweise umfasst eine maßgebliche Spannungsveränderung eine Erhöhung der Spannung bis einschließlich einem maximalen Spannungsabfall über R1, wodurch ein Ausfall des Zugkords angezeigt wird.
Obwohl hier eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, ist es für Fachleute offensichtlich, dass Variationen an dem Aufbau und der Beziehung von Teilen zueinander erfolgen können, ohne dass dadurch vom Schutzumfang der hier beschriebenen Erfindung abgewichen wird.

Claims

Heberiemen (10) mit: einem Elastomerkörper mit einer Breite w und einer Dicke t und mit einer Riemenscheiben-Angreiffläche; wobei der Elastomerkörper ein Seitenverhältnis w/t von größer 1 aufweist; und einem Zugkord (15), der in dem Elastomerkörper angeordnet ist und längs des Elastomerkörpers verläuft; dadurch gekennzeichnet, dass: die Riemenscheiben-Angreiffläche (25) ein geripptes Profil aufweist; wobei das gerippte Profil eine Rippe mit einem Rippenwinkel (α) aufweist und der Riemen eine Ummantelung (40) auf einer der Riemenscheiben-Angreiffläche (25) gegenüberliegenden Fläche aufweist.
Heberiemen (10) nach Anspruch 1, bei dem die Ummantelung (40) Nylon aufweist.
Heberiemen (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Rippenwinkel (α) im Bereich von ungefähr 60° bis 120° liegt.
Heberiemen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zugkord (15) ein einen Widerstand aufweisendes leitendes Material enthält.
Heberiemen (10) nach Anspruch 4, bei dem der Widerstand des Zugkords (15) variiert, um die Heberiemenlast anzuzeigen.
Heberiemen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mehreren Rippen.
Heberiemen (10) nach Anspruch 6 mit einem Ende.
Heberiemen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mehreren Zugkords (15).
Heberiemen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zugkord (15) ein metallisches Material aufweist.
Heberiemen (10) nach Anspruch 9, bei dem der Zugkord (15) Stahl aufweist.
Heberiemen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: einer mit dem Zugkord (15) verbundenen elektrischen Schaltung zum Messen der Zugkordlast.
Heberiemen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: einer elektrischen Schaltung zum Detektieren eines Zugkordausfalls.
Heberiemen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit von der Riemenscheiben-Angreiffläche (25) abstehenden Fasern.
Heberiemen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Rippenwinkel (α) ungefähr 90° beträgt.
Aufzughebesystem mit: einem Riemen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und mindestens einer ein geripptes Profil aufweisenden Riemenscheibe (P), die mit der Riemenscheiben-Angreiffläche (25) in Zusammengriff steht.
Hebesystem mit: einem Riemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14; und einer elektrischen Schaltung zum Detektieren einer Zugkordlast und zum Steuern des Betriebs des Systems.
Verfahren zum Betreiben eines Hebesystems mit folgenden Schritten: Führen eines Zugkords (15) über eine Riemenscheibe (P) zwischen einem Motor und einer Last; Messen des elektrischen Widerstands des Zugkords (15); und Steuern des Betriebs des Motors entsprechend dem elektrischen Widerstand, wobei der Zugkord (15) in einem Heberiemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 angeordnet ist.