EP3102523A1 - Messsystem und messverfahren zur prüfung der fangvorrichtung eines aufzugs - Google Patents

Messsystem und messverfahren zur prüfung der fangvorrichtung eines aufzugs

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EP3102523A1
EP3102523A1 EP15703560.1A EP15703560A EP3102523A1 EP 3102523 A1 EP3102523 A1 EP 3102523A1 EP 15703560 A EP15703560 A EP 15703560A EP 3102523 A1 EP3102523 A1 EP 3102523A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
elevator car
counterweight
measuring device
safety gear
distance measuring
Prior art date
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Granted
Application number
EP15703560.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3102523B1 (de
Inventor
Matthias Gehrke
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Dekra eV
Original Assignee
Dekra eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Dekra eV filed Critical Dekra eV
Priority to HRP20221153TT priority Critical patent/HRP20221153T1/hr
Publication of EP3102523A1 publication Critical patent/EP3102523A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3102523B1 publication Critical patent/EP3102523B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/0087—Devices facilitating maintenance, repair or inspection tasks
    • B66B5/0093—Testing of safety devices

Definitions

  • the invention relates to a measuring system and a measuring method for determining a characteristic None safety gear of a cable lift according to the preamble of the independent claims.
  • a cable lift comprises a guided in an elevator car cabin, which is connected via a cable, which is connected via a traction sheave and connected to a counterweight.
  • the counterweight typically has the mass of the elevator car plus half the rated load of the elevator.
  • the elevator car is guided along a cabin guide, in particular a guide linkage in an elevator shaft.
  • a safety device is provided, which is to prevent the crash of a cabin, for example, in case of cable breakage or failure of a brake. If the permissible speed of the elevator car is exceeded, a centrifugal or speed controller triggers the safety gear. Friction linings between the safety gear and the track brakes the movement of the car.
  • a central test instruction is aimed at testing the safety gear, in which the effectiveness of the safety gear is checked as the central safety device of the cable lift.
  • the basis of a safety gear check is to ensure the absorption of high kinetic energy to ensure that the safety gear functions reliably in extreme cases. Thus, when a load of additional mass in an elevator car is not ensured that a comparable safety gear in different lifts at the same loadings to the same extent can be tested for their functionality.
  • an accelerometer can be used, or by an optical elevator tester, as described in EP 2 221 268 A1, are used.
  • the elevator car is moved at an increased speed, for example at a speed of 40 % of 140% of the rated speed vn , where a speed limiter which triggers the safety gear on the elevator car at overspeed results in a speed Catch energy at increased speed (assuming the deceleration remains with a Fa g > 1 g, so that the mass of the counterweight does not matter) of ( V 140%) * p ( ,
  • the energy consumed at the increased speed can thus be increased, and depends on the initially determined traction force and the quadrant of the increased driving speed: f ( l40% ) * f ⁇ 6
  • the capture energy is 1 .400 J.
  • aF ang > 1 g is set by setting different speeds of the elevator car different trapping energies so that the effectiveness of the safety gear regardless of the mass of the counterweight or the achievable acceleration by the Safety gear can be tested.
  • a characteristic value of the safety gear or a catch energy to be checked can be determined, which is independent of the design of the elevator car.
  • a safety gear which provides a high deceleration effect and thus achieves a short deceleration path, converts a small amount of energy into heat, with only a small amount of energy flowing into a positional change of the counterweight.
  • a relatively weak safety gear which requires a long deceleration path, more energy flows into the lifting of the counterweight, whereby a high amount of heat energy has to be absorbed by the long deceleration path.
  • the amount of energy that is converted into heat by the safety gear during the test is thus highly dependent on the catching delay.
  • the load on the safety gear in the test with an overload of, for example, 125% of the nominal cabin load is disadvantageous, since the load for the components to be tested varies very differently.
  • FIG. 3 shows, by way of example, a diagram of the catching force in safety gears which can apply an acceleration of 8 to 38 m / s 2 for an empty driving cab.
  • a weak safety gear that is only a low Delay reached, if the elevator car is loaded with increased mass, would have to absorb a thermal energy of E Fa ng 3,000 J.
  • a strong high deceleration gear would consume about 50% less energy.
  • the safety gear overload test gives no information about how much the safety gear is actually decelerating.
  • a measuring system for determining a characteristic value of a safety gear of a cable lift which comprises an optical distance measuring device for determining a distance of an elevator car to a fixed point, in particular a hoistway mine.
  • WO 2012 1 19 889 A1 describes a test of a proper functioning of an elevator, in which both an optical distance measuring device for determining a distance of an elevator car or a counterweight to a fixed point is provided, and an acceleration sensor is included.
  • the acceleration sensor is attached to the same object whose distance is measured by the distance measuring device, and is used to increase the accuracy of the optical distance measurement.
  • DE 91 1 6 466 U1 a cable lift with a first and a second distance measuring device is known, which serve for detecting the position of the elevator car. There is no consideration for a safety gear.
  • the object of the invention is therefore to propose a test method and a measuring system which, regardless of the design and the mass ratios of the cable lift, results in the same characteristic values K of safety gear to be tested.
  • a simpler, cheaper and more reliable test can be carried out without the additional load of additional weights.
  • a further object of the present invention is to propose a system and a method with which the effectiveness of the catch test can be determined in an unloaded elevator car, so that a test of the safety gear is gentler, faster and cheaper to carry out.
  • the measuring system for determining a characteristic value K of a safety gear of a cable lift comprises at least one distance measuring device for determining a distance s of an elevator car and / or a counterweight to a fixed point, in particular an elevator shaft excavation.
  • the system further comprises a second distance measuring device and / or an acceleration sensor, a relative position detection device for detecting a relative position change As between the elevator car and counterweight at the conclusion of a travel of the elevator car by braking action of the safety gear, and an analysis device for determining at least one characteristic value K of the safety gear, prefers a catch energy E Fa n g , at standstill reached the elevator car and the counterweight based on the course of the relative position change As between the elevator car and counterweight.
  • the measuring system comprises a distance measuring device for determining a distance s of an elevator car and / or a counterweight to a fixed point, so that the kinematic behavior of the elevator car, ie position, speed and acceleration of the elevator car during the safety test can be detected.
  • a distance measuring device picks up the position, acceleration and speed of the counterweight during the safety test.
  • the second distance measuring device or an acceleration sensor are provided to determine the kinematic behavior of the counterweight or the elevator car, wherein a relative position means can determine a relative position change As between elevator car and counterweight at the conclusion of the ride of the elevator car under the action of the braking device. This allows the relative position change of counterweight to the elevator car to be quantified during the course of the catching test.
  • An analysis device determines a characteristic value K, in particular the catch energy E Fa n g , which is reached by the safety gear as soon as the elevator car and counterweight come to a standstill after completion of the test drive, based on this relative position change As between the elevator car and the counterweight.
  • a measuring system which reaches in operation at an overspeed of the cabin ride, so that the counterweight by the influence of an increased catch delay aFang> 1 g in the short term loses rope tension and jumps up.
  • the height of the counterweight's upward speed provides a measure of the catching delay in order to determine, based on the catching delay, the energy to be consumed for a given speed of the elevator car, which is picked up by the safety gear.
  • the measuring system can be used without flow of the counterweight determine a check of the functioning of the safety gear, which does not depend on the design of the lift.
  • the distance measuring device can be designed as desired, and for example take position data from an elevator control.
  • the distance measuring device can be designed as or include a distance measuring device based on an acceleration sensor or a camera, which can detect a change in distance from the fixed point, in particular the elevator shaft mine chamber, or a distance measurement of an optical distance measuring device on the basis of an acceleration measurement or image data recognition can improve.
  • a distance measuring device can be provided on the basis of an acceleration measurement by means of acceleration sensors or on the basis of a camera image with subsequent image data or video data analysis, so that recorded acceleration values, which can reflect the position of an elevator car in two integrated fashion, or an image A / ideo Schemeteil position determination Cab be used.
  • the distance measuring device may be an optical distance measuring device, for example a distance measuring device already known from EP 2 221 268 A1, which is arranged at the fixed point, in particular in the hoistway pit space or at the elevator car, and which emits an optical measuring beam which is reflected on a preferably removably attachable optical reflector on a lower or upper side of the elevator car and / or the counterweight, wherein preferably the optical distance measuring device adjusting means for preferably self-aligning alignment of the optical measuring beam to the reflector surrounds.
  • an optical distance measuring device a non-contact determination of the position, the speed and the acceleration of the elevator car or the counterweight can be made.
  • the optical distance measuring device can be housed, for example, in a portable measuring device that can be temporarily arranged in the hoistway pit or on the roof of the elevator car, so that it can be easily transported for measurement purposes and attached by a single person. The creation of heavy weights and the associated logistical effort are not necessary.
  • the system may comprise an acceleration sensor arranged on the counterweight, for example magnetically attachable sensor, and the distance measuring device may be set up be to measure the distance s between the elevator car and the fixed point, wherein the relative position detecting means is arranged based on the course of the distance s of the elevator car relative to the fixed point and an acceleration value a G o of the counterweight arranged acceleration sensor to determine the relative position change As.
  • the position, speed and acceleration of the elevator car can be recorded by a distance measuring device, wherein an acceleration sensor SGG is arranged on the counterweight, and based on the acceleration values that occur at the counterweight, the relative position change As together with the analysis of the distance s between the elevator car and fixed point are used to determine the characteristic of the safety gear.
  • An acceleration sensor can be easily attached to a counterweight and, for example, can be magnetically attached, and reliably record the data in the rough conditions in the elevator shaft.
  • a gyrometer and / or an acceleration sensor can be arranged on the elevator car, which can determine a tilting of the elevator car, and the analysis device can be set up to determine an uneven braking action of the safety gear on the basis of the determined tilting.
  • a gyrometer or another acceleration sensor can detect the vertical acceleration of the elevator car directly on the one hand, and also detect a horizontal tilting of the elevator car in the elevator shaft through a two or three-axis determination, thus making it possible to detect uneven action of the safety gear.
  • the acceleration sensor and / or the gyrometer and the distance measuring device may comprise an internal data memory for temporal measured value recording, wherein the analysis device is set up to determine the characteristic value K after completion of a measuring process, a time assignment of the measured values of acceleration sensor and / or gyrometer and Distance measuring device to perform by cross-correlation.
  • the recorded data must be synchronized with one another in terms of time.
  • the data from the sensors will be merged only later and evaluated after completion of the measurement data collection.
  • each sensor usually has an independent and different timer - advantageously the time bases adapted to each other, for example by means of a least-square FITs, in particular a non-linear least-square FITs related to each other to improve the accuracy of the measurement result.
  • the start and end points of the time base are assigned to one another, and the other intermediate time values are transmitted according to their scale position to a uniform time scale.
  • Y measured values on different X-axes-in this case time scales- can be reproduced with high precision to one another by a single physical process-in this case, the catching process of an elevator-independently of one another working sensors with high precision.
  • the cross-correlation function enables the assignment of signal values of different sensors to one another, provided that the signals are subject to a common influence, here for example the influence of the braking effect, which influence the elevator car and counterweight in the same way.
  • acceleration values of the counterweight can be correlated in time with acceleration values of the elevator car, even if both are recorded with different and independent time bases in order to assign the two sensor values to one another.
  • an asynchronous time recording of acceleration values of the counterweight and position or acceleration values of the elevator car can be made, which can subsequently be connected to one another in the analysis device by cross-correlation.
  • the acceleration sensor and / or the gyrometer can be temporarily connected to the analysis device via a contact unit for data exchange, wherein the analysis device is preferably included in the distance measuring device designed as a transportable device.
  • the analysis device is preferably included in the distance measuring device designed as a transportable device.
  • a contact unit such as a USB port, connectors, Bluetooth or other temporarily connectable Contact connections for data exchange are connectable.
  • the analysis device may be located in a portable device in which the distance measuring device is installed, so that in the portable distance measuring device device, the overall analysis can be performed.
  • data transmission between the acceleration sensor and / or the gyrometer and the distance measuring device can take place wirelessly, in particular by radio transmission via radio antennas.
  • radio transmission for example, on the basis of a single time scale synchronous time during the execution of the Fang phenomenon or based on multiple time scales and a subsequent correlation step contactless data exchange takes place, so that acceleration and position data based on the same time scale.
  • the data exchange can expediently take place via a radio transmission, for example via WLAN, NFC, Bluetooth or the like.
  • At least one, in particular a plurality of force measuring devices can be included, which are set up to measure a weight force m F K of the elevator car and / or a weight force m G G of the counterweight, and those with the analysis device for determining the characteristic value "of the catch device are connected.
  • the characteristic value K in particular of the fielding force Fa e n g is knowledge of at least the mass se of the elevator car m F K but also the counterweight m G G advantageous. To determine these masses, these can either be entered manually or measured directly.
  • the invention proposes a method for characterizing a safety gear of a cable lift, which can preferably be carried out using a system according to one of the aforementioned system claims. For this purpose is
  • a catching force F Fa n g of the safety gear at nominal speed v nenn a downward travel of an unloaded elevator car with curb weight m F K determined, with a braking deceleration aFangjeer> 1 g can be achieved;
  • a fourth step (S4) an assessment is made leads, whether the recorded Relativpositions selectedung As satisfies a reaching the predetermined test load of the cable lift, and the desired characteristic value is determined.
  • a first step the method described above determines a catching force or a catching delay of the safety gear during a downward travel of an unloaded elevator car with the rated speed and empty weight m F K. If the braking deceleration aFangjeer is> 1 g, then the influence of the counterweight is none Roller, because this flies upwards due to the inertia and exerts no influence during the braking process. Depending on the determined catch force or the braking deceleration, a further test speed i test can be determined in a second step in order to achieve a predetermined test load or predetermined load energy of the safety gear.
  • a test drive is carried out with this test speed i test in order to expose this safety energy or test load to the safety gear.
  • a relative position change As between high-flying counterweight and the elevator car is determined in order to verify that the desired load is reached or the acceleration forces and braking energies are achieved and thus the safety gear and the other elevator components fulfill the preset characteristic value ,
  • the maximum catch force or the braking deceleration of the safety gear is determined. Based on these values, a test braking energy that the safety gear and the entire system has to absorb can be determined by determining a test speed i tes t. In a further ride with this test speed i test all relevant components of the elevator are subjected to these energies, so that a reliable test of the safety gear can be performed.
  • the system can be operated without additional loads and only by determining the relative position between the elevator car and the be carried out.
  • the basic requirement is that the safety gear allows braking delays of aFang> 1 g, so that the counterweight is irrelevant, and this is ensured by observing the relative position change.
  • the system can be checked in a short time with a minimum of hardware and only by a single person.
  • the relative position change As from the elevator car to the counterweight can be determined by correlating measured values of an optical distance device, which measures a distance s of the elevator car from a fixed point, and a second distance measuring device, which establishes a distance between a fixed point and the counterweight acceleration sensor arranged on the counterweight can be determined, the measured values of the movement of the elevator car and counterweight preferably being temporally associated with one another in a post-processing step by means of cross-correlation.
  • the combination of the time-based measurements of the kinematic behavior of the elevator car and counterweight can be processed by means of cross-correlation in a post-processing step, so that no real-time data comparison between the various sensors is necessary.
  • the optical distance measuring device alternatively or additionally to determining the relative position change
  • a distance measuring device used an acceleration sensor or an optical camera become.
  • the data of the Acceleration sensors can at least, as proposed in WO 2012 1 19889 A, be used to determine or improve the accuracy of the position determination of the optical distance measuring device.
  • a change in the position of the elevator car or of the counterweight can be determined from the acceleration values or video and / or image data of the camera by means of an image data processing method.
  • the acceleration sensor or the camera are mounted on the car and / or on the counterweight and by a position change, eg by two times integration of the acceleration value or an image comparison / video comparison with respect to a reference point, a position data change can be determined.
  • the measuring device used for this purpose may be a smartphone, tablet PC or the like, which already has such sensors.
  • the collected data can be evaluated in the meter or sent to a cloud or an external meter for analysis, archiving.
  • the distance measuring device or the analysis device may include a database of already determined measured values of the catching force or the catching energy at the same speeds in order to indicate an aging process or a wear.
  • At least one distance s between the elevator car and / or the counterweight and a fixed reference point, in particular the elevator shaft mine chamber can be determined by means of an optical distance measuring device to determine the relative position change As. Is the distance measuring device not based on a mechanical displacement sensor but on an optical scanning of the distance, Thus, the kinematic behavior of the elevator car and / or the counterweight can be detected with high accuracy and with little effort.
  • the measuring process can be carried out quickly and temporarily set up or dismantled without major effort of the measuring apparatus. Thus, the measuring method can be performed quickly and easily.
  • At least one vertical acceleration component 3FK of the elevator car and / or SGG of the counterweight can be detected and evaluated by an acceleration sensor to determine the relative position change As.
  • the relative position change As is determined as a function of at least one vertical acceleration component which is detected at the elevator car or at the counterweight.
  • a rotational or twisting movement of the elevator car along the guide rail can be detected by means of a gyrometer or acceleration sensor in order to determine an uneven effect of the safety gear.
  • an acceleration sensor can be designed as a two- or three-axis sensor which detects, for example, a vertical acceleration component and detects one or two components lying in a horizontal plane in parallel, which provide information as to whether or not two or more safety gears uniformly decelerate the elevator car.
  • the uniform and non-uniform effect of the safety gear can be detected and, for example, an uneven wear of the various safety gear can be determined.
  • a detected vertical acceleration component of the elevator car can be used, the accuracy of a measuring device to improve certain distance.
  • At least one force measuring device preferably at least one load cell, can be provided by discharging the elevator car and / or the counterweight on a buffer measures the weight.
  • the masses in particular the elevator car m FK and the counterweight m GG . These can be entered manually, for example, since they are already known during the installation of the elevator system.
  • An accurate determination of the weights which can be detected independently of preliminary information can be carried out by a force measuring device, preferably one or more load cells, which are placed on the buffers of the elevator system in the shaft pit, for example, whereby the elevator car and / or the counterweight can be placed on the load cells to determine their masses.
  • a force measuring device preferably one or more load cells, which are placed on the buffers of the elevator system in the shaft pit, for example, whereby the elevator car and / or the counterweight can be placed on the load cells to determine their masses.
  • a load scale of the cable elevator is calibrated, whereby by increasing loading of the elevator car and recording the Weight of the elevator car by the force measuring device and the load scale calibration of the load scale can be made.
  • cable lifts have load scales that monitor a loading state of the elevator car and can make a warning signal or a deactivation of the elevator system in the event of an overload.
  • a Calibrating load scales it was previously necessary to load at least two or more known weights in the elevator car to compare the known weight with the display of the load scale in order to calibrate the load scale.
  • the method can also be used to perform a calibration of the load scale, this one or more weight measuring steps in the process are feasible.
  • the method is suitable for determining a characteristic value of a safety gear. Furthermore, it may be possible in a further method step, when driving with an unloaded elevator car, to determine a characteristic value of a service brake by analyzing the course of the distance s between the elevator car and a fixed point.
  • the service brake can be activated and its deceleration can be checked by measuring the distance by means of the distance measuring device.
  • the effectiveness of the service brake can be determined and, for example, in the case of wear or due to aging, an indication of the condition of the service brake can be output.
  • the method can be used not only to determine a characteristic for the safety gear, but also for the verification of a load scale or the state of the service brake.
  • an easily usable and quickly installable measuring system and measuring method can be performed in order to be able to check in particular safety-relevant parameters of a cable lift system.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a cable lift 100 with physical characterization of the masses and accelerations to illustrate the physical conditions underlying the measuring method;
  • FIG. 2 schematically shows another cable winding system 100 that serves to illustrate the principle underlying the measuring method;
  • FIG. 1 is a schematic representation of a cable lift 100 with physical characterization of the masses and accelerations to illustrate the physical conditions underlying the measuring method;
  • FIG. 2 schematically shows another cable winding system 100 that serves to illustrate the principle underlying the measuring method;
  • FIG. 1 is a schematic representation of a cable lift 100 with physical characterization of the masses and accelerations to illustrate the physical conditions underlying the measuring method;
  • FIG. 2 schematically shows another cable winding system 100 that serves to illustrate the principle underlying the measuring method;
  • FIG. 1 is a schematic representation of a cable lift 100 with physical characterization of the masses and accelerations to illustrate the physical conditions underlying the measuring method;
  • FIG. 2 schematically shows another cable winding system 100 that serves to illustrate the principle underlying the measuring method;
  • 3 shows the representation of recorded trapped energies of braking devices with different deceleration values
  • 4 shows a first embodiment of a measuring system according to the invention
  • FIG. 5 shows schematically a block diagram of an embodiment of an inventive measuring system
  • Fig. 6 shows another embodiment of an inventive
  • FIG. 7 shows schematically a further embodiment of a measuring system according to the invention.
  • Fig. 8 shows schematically an embodiment of an inventive
  • a cable elevator system 100 is shown schematically, in which an elevator car 18 are connected via a cable 14 with a counterweight 1 6.
  • the cable 14 is guided over a traction sheave 12, which is driven by a drive motor, not shown, to make an up and down movement of the elevator car 18.
  • a schematically illustrated elevator load 20 is arranged in the elevator car 18.
  • the elevator car 18 has a weight m FK , and the elevator load 20 located therein has an additional weight m L.
  • These weights are guided via the cable 14 to the counterweight 16 so that the mass has m G G.
  • the total mass of the system is carried by the traction sheave 12.
  • the mass of the counterweight m GG corresponds to the value of the mass m F i ⁇ of the elevator plus about 50% of the rated load that is to transport the elevator car, and thus compensates for an average loading of the elevator car.
  • the total force of the elevator car 18 with mass 20 thus results with (m F k + m L ) * (g + a).
  • the counterweight with the weight force m G G * g acts downward and the counter force m G G * a upward.
  • FIG. 1 a more realistic illustration of an elevator system 100 is shown, in which a safety gear 266, comprising two safety brakes 26a, 26b, the elevator car 18, which is guided along an elevator car guide 22 by means of guide rollers 24a, 24b, in an emergency can slow down. If the braking deceleration aFang, which can be exerted by the safety gear 26a, 26b, is greater than the gravitational acceleration g, then in the event of gripping the safety gear 26, the counterweight 16 would be thrown upwards and move higher by a distance As than in the case of taut rope 14 would be possible.
  • the elevator car 18 is braked by the safety gear 26 without the influence of the counterweight 16 playing a role. Since the elevator car 18 is delayed with significantly more than the acceleration due to gravity a fa g> 1 g, the counterweight 16 is in free parabolic flight with an initial speed in the upward direction.
  • the altitude can be determined.
  • the flying height A s of the counterweight results when the elevator car 18 is traveling at 140% of a rated speed m / s with:
  • FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a measuring device 10 according to the invention.
  • the distance s in FIG. 4 is determined by an optical measuring beam 48 of an optical distance measuring device 30, which is arranged in the pit shaft space 28 as a fixed point 58.
  • the optical measuring beam 48 frequency-pulsed laser beam and is at an optical reflector 38 which is mounted on the underside of the elevator car 18, reflected.
  • the distance measuring device measures its transit times or phase position so that precise distance information and thus also speed and also acceleration information as a time derivative of the distance values of the elevator car 18 are obtained. be true.
  • adjustment means 40 are attached to the distance measuring device 56 in order to be able to align the measuring device with respect to the reflector 38.
  • an accelerometer sensor 32 is arranged, which can transmit acceleration values measured in real time to the distance measuring device 56 by means of a radio antenna 34.
  • This also has a radio antenna 34 for receiving the acceleration values.
  • the distance measuring device comprises an analysis device which determines a relative position of the counterweight to the elevator car by means of the acceleration values of the counterweight 1 6 and the distance s of the elevator car 1 8 determined by the measuring beam 48, and can determine braking deceleration and the catch energy of the safety gear 26.
  • Fig. 5 is a block diagram of an embodiment of a measuring device 10 is shown schematically.
  • This comprises a distance measuring device 56, which is designed as an optical distance measuring device 30 and which can determine the distance to an elevator car 1 8 or to a counterweight 1 6 from a fixed point 58, for example mine chamber 28 by means of an optical measuring beam 48.
  • the distance measuring device 56 is connected to a relative position detection device 52, which can determine the relative position As between the counterweight 1 6 and the elevator car 1 8.
  • Temporarily connectable thereto is via a contact device 68, for example a USB connection, an acceleration sensor 32, which can detect a vertical acceleration component of the counterweight 1 6 or the elevator car 18.
  • the characteristic value K in particular the deceleration values of the safety gear 26 or the braking energy absorbed by the safety gear 26 can be determined by means of an analysis device 54.
  • a force measuring device 46 can also be connected to the analysis device 54 via a USB connection 68 and a two-axis gyrometer 36 or a two-axis acceleration sensor also be temporarily connected via a contact device 68 for data synchronization and, if necessary, battery charging.
  • the data values received by the sensors 32, 36 and 46 can be taken into account in a postprocessing method during the analysis, wherein time-based values, such as the values of the vertical acceleration sensor 32 or the position sensors 36 by means of cross-correlation with the distance values of the distance measuring device 56 temporally in Be reconciled in order to reproduce and analyze the transient movement.
  • the masses of counterweight 1 6 or elevator car 18 can be determined, which are necessary for the determination of the braking energy of the safety gear 26. Twisting of the elevator car 18 during braking can be detected by the gyrome 36 in order to be able to identify uneven behavior of individual safety gears 26.
  • two further embodiments of measuring devices are shown, which are basically similar to those of FIG. 4. In all cases, the distance of the elevator car 18 from the hoistway pit chamber 28 is determined as a fixed point 58 by means of an optical distance measuring device 56. It is further shown in FIG.
  • the mass of the counterweight 16 can be determined by load cells 46a, and the mass of the elevator cage 18 can be determined for a set of load cells 46b arranged on buffers 42 for the resilient interception of the cabin 18 become.
  • the masses of counterweight 1 6 and elevator car 18 can be determined exactly, so that a calculation of the characteristic value is possible even without knowledge of stored elevator data.
  • the force measuring devices 46b can be used for example for calibrating a load scale 50 which is located in the elevator car 18.
  • a load scale 50 which is located in the elevator car 18.
  • the force measuring devices 46b can be used for example for calibrating a load scale 50 which is located in the elevator car 18.
  • the force measuring devices 46b can be used for example for calibrating a load scale 50 which is located in the elevator car 18.
  • the force measuring devices 46b can be used for example for calibrating a load scale 50 which is located in the elevator car 18.
  • a measuring method may be performed in which the elevator car 18 is driven at different speeds onto the force measuring devices 46b of the buffer 42.
  • the acceleration sensor 32 on the counterweight 16 has an online data memory and stores acceleration values with its own time base. After completion of the measuring process, an analysis of the dynamic behavior of the elevator system can be carried out by a cross-correlation of the acceleration values of the sensor 32 with distance values s recorded by the distance measuring devices 56.
  • FIG. 7 shows a further variant of a measuring system 10 in which, instead of an acceleration value, two optically scanned distance values of elevator car 18 and counterweight 16 are recorded by means of two optical distance measuring devices 30.
  • each of the underside of the elevator car 18 and the counterweight 1 6 reflector mirror 38 a, 38 b arranged, and two optical distance measuring devices 56 which are connected to each other via a data link, determine independently of one another the distances of counterweight 1 6 and elevator car 18 to the elevator shaft mine ,
  • the position, speed and acceleration of the two components of the cable system 100 can be determined time-synchronously and the effectiveness of the safety gear 26, the brake 60 can be determined.
  • FIG. 8 schematically shows the sequence of a measuring method for Mood of a kernel value
  • No safety gear is shown in which in a first step S1 a catching force F Fa n g at a rated speed v Ne nn in a downward travel of an unloaded elevator car 1 8 with empty weight m F K is determined.
  • the safety gear 26 is triggered by the Kochgeschwindig- or manually, with a braking deceleration aFan g _ieer> 1 g results, so that the counterweight 1 6 is in free parabolic flight upwards.
  • a judgment is made whether the recorded relative position change As satisfies the predetermined test load of the elevator 100 and the characteristic value K is determined.
  • the effectiveness of the service brake 60 in the case of an empty cab 1 8 in the upward direction can be assessed, such as with a rated load 20 loaded cab 18 in the downward direction.
  • the state of the elevator buffers 42 can be determined, and a buffer characteristic can be created.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System (10) zur Bestimmung eines Kennwerts K einer Fangvorrichtung (26) eines Seilaufzugs (100). Zur Ausführung des Verfahrens wird: - in einem ersten Schritt (S1) eine Fangkraft F Fang der Fangvorrichtung (26) bei Nenngeschwindigkeit v nenn einer Abwärtsfahrt einer unbeladenen Aufzugskabine (18) mit Leergewicht m FK ermittelt, wobei eine Bremsverzögerung a Fang_leer > 1g zu erreichen ist; - in einem zweiten Schritt (S2) eine Testgeschwindigkeit v test > v nenn in Abhängigkeit der Fangkraft F Fang bestimmt, bei der eine vorbestimmbare Prüfbelastung der Fangvorrichtung (26) und des Seilaufzugs (100) auftritt; - in einem dritten Schritt (S3) eine Testfahrt mit der bestimmten Testgeschwindigkeit v test bei unbeladener Aufzugskabine (18) mit Leergewicht m FK durchgeführt, wobei eine Relativpositionsveränderung ∆s von Aufzugskabine (18) zum Gegengewicht (16) aufgenommen wird; - in einem vierten Schritt (S4) eine Beurteilung durchgeführt, ob die aufgenommene Relativpositionsveränderung ∆s einem Erreichen der vorbestimmten Prüfbelastung des Seilaufzugs (100) genügt, und der gewünschte Kennwert K ermittelt wird. Die vorgeschlagene Messvorrichtung umfasst zumindest eine Aufzugskabinen-Distanzmessvorrichtung (30) und eine zweite Gegengewicht-Distanzmessvorrichtung (52) und/oder einen Gegengewichts-Beschleunigungssensor (32), eine Relativpositionserfassungseinrichtung (52) und eine Analyseeinrichtung (54) zur Ermittlung des Kennwerts K.

Description

Messsystem und Messverfahren
zur Prüfung der Fangvorrichtung eines Aufzugs
Die Erfindung betrifft ein Messsystem und ein Messverfahren zur Bestimmung eines Kennwerts Keiner Fangvorrichtung eines Seilaufzugs gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
STAND DER TECHNIK
In der Regel umfasst ein Seilaufzug eine in einem Aufzugsschacht geführte Kabine, die über ein Seil, das über eine Treibscheibe gelenkt und mit einem Gegengewicht verbunden ist. Das Gegengewicht weist typischerweise die Masse der Aufzugskabine plus die halbe Nennlast des Aufzugs auf. Die Aufzugskabine wird entlang einer Kabinenführung insbesondere einem Führungsgestänge in einem Aufzugsschacht geführt. An der Kabine ist eine Fangvorrichtung vorge- sehen, die den Absturz einer Kabine beispielsweise bei Seilbruch oder beim Versagen einer Bremse verhindern soll. Wird die zulässige Geschwindigkeit der Aufzugskabine überschritten, so löst ein Fliehkraft- oder Geschwindigkeitsregler die Fangvorrichtung aus. Reibbeläge zwischen der Fangvorrichtung und der Laufschiene bremsen die Bewegung der Kabine ab. Nach Installation eines Seilaufzugs sind verschiedene Prüfungen durchzuführen, um einen gefahrlosen Betrieb zu gewährleisten. Darüber hinaus sind im Rahmen von sich wiederholenden Prüfungen während des Betriebs auf Basis von Prüfvorschriften, wie der Aufzugsrichtlinie, Prüfungen von sicherheitsrelevanten Teilen vorzunehmen. Eine zentrale Prüfanweisung richtet sich an die Prüfung der Fangvorrichtung, bei dem die Wirksamkeit der Fangvorrichtung als zentrales Sicherheitsmittel des Seilaufzugs überprüft wird.
Nach der EN 528 dürfen bei einem Betrieb der Fangvorrichtung keine Beschleunigungskräfte >3g entstehen, um Personen im Aufzug nicht zu verletzen. Die Fangvorrichtungen müssen in regelmäßigen Abständen und insbesondere bei der Inverkehrbringung geprüft werden. Für die Prüfung war es bisher üblich, dass in die Aufzugskabine Gewichte eingebracht werden, die in der Größenordnung der Nennlast des Aufzugs lagen, und bei denen bei Fahrt mit Nennge- schwindigkeit die Fangvorrichtung manuell ausgelöst wurde, um die Bremsverzögerung bzw. das Ansprechen der Fangvorrichtung zu messen. Da die Kabine mit hoher Last beladen ist, treten regelmäßig Bremsverzögerungen <1 g auf.
Eine derartige Prüfung erfordert das Beibringen und Zuladen von Prüfgewichten, deren Handhabung langwierig und mühsam ist. Es wird ein hoher Perso- naleinsatz und logistischer Aufwand benötigt, um die entsprechenden Gewichte, die mehrere 100 kg ausmachen, an den Aufzug anzufahren und wieder abzutransportieren. Des Weiteren belastet die hohe Masse und die hohen auftretenden Bremskräfte die wesentlichen Teile des Aufzugs, insbesondere die Fangvorrichtung, das Seil, die Kabinenhalterung, die Bremsvorrichtung und die Treibscheibe übermäßig, so dass eine hohe mechanische Belastung und Verschleiß durch die Prüfung gerechnet wird.
Ausgehend von den bisherigen Prüfverfahren für Fangvorrichtungen wird nachfolgend eine Prüfmethode vorgeschlagen, bei der durch eine gewichtslose Prüfung bei einer Kabinenfahrt mit erhöhter Geschwindigkeit ein Kennwert " der Fangvorrichtung erfasst und damit die Zuverlässigkeit der Fangvorrichtung festgestellt werden kann.
Grundlage einer Prüfung der Fangvorrichtung ist die Sicherstellung der Absorption einer hohen kinetischen Energie, um zu gewährleisten, dass die Fangvorrichtung in extremen Fällen zuverlässig funktioniert. So ist bei einer Zuladung einer zusätzlichen Masse in eine Aufzugskabine nicht sichergestellt, dass eine vergleichbare Fangvorrichtung in verschiedenen Aufzügen bei gleichen Zuladungen im selben Umfang auf ihre Funktionsfähigkeit geprüft werden kann.
Wird ein Seilaufzug, wie er in der Fig. 1 schematisch dargestellt wird, mit einer Last mL 20 belastet, und erfolgt eine Abbremsung beispielsweise mittels der Fangvorrichtung mit einer Verzögerung von aFANG_L< 1 g, so spielt die Masse des Gegengewichts mGG 16 eine entscheidende Rolle, die die zu verzehrende Energie der Fangvorrichtung maßgeblich beeinflusst. Das Seil 14, das die Ka- bine 18 mit dem Gegengewicht 1 6 verbindet, wird, wie bei Seilaufzügen üblich, über eine Treibscheibe 12 geführt. Die Fangkraft, die eine Fangvorrichtung bei der in Fig. 1 dargestellten Konstellation aufnehmen muss, ergibt sich durch folgende Formel:
) * 8 + ) * Hierbei beschreibt aFangj- die Verzögerung, die von der Fangvorrichtung bewirkt wird.
Dementsprechend ergibt sich die von der Fangvorrichtung ausgeübte Verzögerung durch:
) * g
" " " (2)
mFK + mL + mGG wobei FFang die von der Fangvorrichtung ausgeübte Fangkraft darstellt, mFK die Masse der Aufzugskabine 18, mL die Masse der zugeladenen Last, mGG die Masse des Gegengewichts und g die Erdbeschleunigung 9,81 m/s2.
Bei einer Annahme einer typischen Fangkraft von 3000 N, der Masse einer Aufzugkabine von 1 .000 kg, der Masse des Gegengewichts von 1 .500 kg und einer Zuladung von 1 .250 kg ergeben sich beispielsweise eine Verzögerung von aF- ang_L = 0,6 g der Fangvorrichtung. Bei dieser Verzögerung ergibt sich der Verzögerungsweg SL als:
— *v (3)
= a * i wobei eine Nenngeschwindigkeit vnenn der Aufzugskabine angenommen wird. Hierdurch ergibt sich ein Verzögerungsweg sL von: S L ^ nenn ^) >
^ * Λ uίFang _L der bei obigen Werten einen Verzögerungsweg von 85 mm bei einer Nenngeschwindigkeit von m/s resultiert.
Betrachtet man die energetischen Verhältnisse der Prüfung der Fangvorrich- tung bei zugeladener Last, so ergibt sich folgende aufgenommene Energie der Fangvorrichtung, die in Wärme umgewandelt wird, nach der Berechnungsvorschrift Energie = Kraft x We :
FFang _ L , was in unserem Beispiel eine verzehrte Energie von 2.500 J ergibt. Der Energieerhaltungssatz der Mechanik gilt für die einzelnen Komponenten des Seilaufzugs. Vor dem Beginn der Fangprüfung weist das Gegengewicht eine kinetische Energie von:
Ε k,i.n ,l _ rGrG =—m 88 ) I2 ( v7) und die Aufzugskabine weist eine kinetische Energie von Ekinl FK = ^ * (mFK + mL) * (vnem f (8) auf. Nach der Beendigung des Bremsvorgangs weist das Gegengewicht eine Zunahme in der potentiellen Ener ie auf von:
und die Aufzugskabine weist eine Änderung in der potentiellen Energie auf von:
Epot2 FK = (mFK + mL) * g * (-sL ) (10)
Unter Berücksichtigung der oben genannten Formel (5) für den Bremsweg SL ergibt sich eine Energiebilanz, die die Differenz der beiden kinetischen Energien minus die Differenz der Änderung der beiden potentiellen Energien nach folgender Formel widerspiegelt: E JFang E 'KiA_GG +E 'KiA_FK Er E,
(11) AFang_L
Man erkennt deutlich, dass die Masse des Gegengewichts und die Masse der Fahrkabine bei Fahrt mit Nenngeschwindigkeit vnenn entscheidend zur Masse der verzehrten Energie der Fangvorrichtung beiträgt, so dass bei gleicher Mas- senzuladung mL in verschiedenen Aufzügen mit verschiedenen Gegengewichten und Kabinengewichten verschieden zu verzehrende Energien der Bremsvorrichtung auftreten. Somit kann bei einer definierten Zuladung z.B. von 125 % der Nennlast einer Aufzugskabine niemals sichergestellt werden, dass gleiche Bremsenergien geprüft werden. Das bisherige Prüfverfahren mit Zuladung zu- sätzlicher Massen führt somit bei verschiedenen Aufzügen zu unterschiedlichen Ergebnissen, da die Masse des Gegengewichts und die Masse der Aufzugskabine eine wesentliche Rolle bei der Bestimmung der zu verzehrenden Bremsenergie bzw. der erreichbaren Beschleunigungskräfte durch die Fangvorrichtung darstellt. Eine Prüfung, wie sie bisher nach dem Stand der Technik üblich war, liefert keine vergleichbaren Ergebnisse und ist von Bauart und Konstruktion des jeweiligen Seilaufzugs abhängig.
Grundlage eines neuen, verbesserten Prüfungsverfahrens sind die folgenden Überlegungen:
Betrachtet man in einem ersten Messvorgang eine Prüfung der Fangkraft einer unbeladenen Aufzugskabine, so können beim Auslösen der Fangvorrichtung Beschleunigungskräfte aFang> 1 g erreicht werden, da die Masse der Aufzugskabine wesentlich kleiner als bei Zuladung ist, so dass höhere Verzögerungsbeschleunigungen bei Auslösen der Fangvorrichtung erreicht werden können. Werden höhere Verzögerungsbeschleunigungen als 1 g erreicht, so kann der Einfluss des Gegengewichts vernachlässigt werden, da dieses bei einem Fangvorgang in die Höhe geschleudert wird und kein Gegengewicht auf das Seil ausübt. Das Gegengewicht befindet sich somit kurzfristig im schwerelosen Zustand, und die Fangvorrichtung verzögert lediglich das Gewicht der Aufzugskabine. Somit ergibt sich dann eine auf die Kabine wirkende Fangkraft von
FFang = mFK * g + mFK * aFang leer (12), was bei einer Masse der Aufzugskabine mFK = 1 .000 kg und einer beispielsweise durch eine Positionsbestimmung messbaren Bremsverzögerung von 3F- angjeer = 2g eine Fangkraft FFang von 3.000 N ergibt, da der Einfluss des Gegengewichts vernachlässigt werden kann. Zur Bestimmung der Fangverzögerung kann beispielsweise ein Beschleunigungsmesser eingesetzt werden, oder durch ein optisches Aufzugsprüfgerät, wie es in der EP 2 221 268 A1 beschrieben ist, eingesetzt werden. Unter Kenntnis der Fangkraft aFangjeer der Fangvorrichtung im unbeladenen Zustand kann ausgerechnet werden, wie schnell die Kabine fahren muss, um in einem zweiten Fangvorgang eine zu überprüfende Brem- senergie zu verzehren, so dass die geforderte mechanische Belastung der Bremsvorrichtung und der übrigen Komponenten sicher getestet werden können. So wird bei einer leeren Aufzugskabine und beim Verfahren mit der Nenngeschwindigkeit von m/s eine Energie verzehrt von :
v
ß = nsss. * ρ f i T)
Fang _leer ^ Fang ^ ^
^ Fang _leer was mit obigen Werten eine zu verzehrende Energie der Fangvorrichtung von 750 N bei Nennfahrt ergibt.
Wird die Aufzugskabine in einem zweiten Schritt mit einer erhöhten Geschwindigkeit verfahren, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit i/i40% von 140% der Nenngeschwindigkeit vn nn, bei der ein Geschwindigkeitsbegrenzer, der bei Übergeschwindigkeit die Fangvorrichtung an der Aufzugskabine auslöst, so ergibt sich eine Fangenergie bei erhöhter Geschwindigkeit (vorausgesetzt die Bremsverzögerung bleibt weiterhin mit aFang > 1 g, so dass die Masse des Gegengewichts keine Rolle spielt) von (V140% ) * p ( ,
J Fang _leer _140% ή. 1 FFaanngs ^>- ^ Fang _leer
(V140% )
J Fang _leer _1Λ0% ~ (mFK * aFang _leer + mFK * g ) (15)
^ Fang _leer
Die Energie, die bei der erhöhten Geschwindigkeit verzehrt wird, kann somit erhöht werden, und hängt von der anfangs bestimmten Fangkraft und dem Quad- rat der erhöhten Fahrgeschwindigkeit ab: f ( l40% ) * f Π 6
^ Fang eer _140% ^ 1 Fang \ i >).
^Fang _leer
In unserem Beispiel mit einer überhöhten Geschwindigkeit von v = 140 % = 1 ,4 m/s ergibt sich eine Fangenergie von 1 .400 J.
Somit lässt sich, solange die erreichbare Fangverzögerung beim Auslösen der Fangvorrichtung und leerer Kabine aFang>1 g liegt, durch Vorgabe verschiedener Fahrgeschwindigkeiten der Aufzugskabine unterschiedliche Fangenergien einstellen, so dass die Wirksamkeit der Fangvorrichtung unabhängig von der Masse des Gegengewichts oder der erreichbaren Beschleunigung durch die Fangvorrichtung getestet werden kann. Somit kann bei einer Fahrt mit überhöhter Geschwindigkeit und leerer Fahrkabine ein Kennwert der Fangvorrichtung bzw. eine zu überprüfende Fangenergie festgestellt werden, die unabhängig von der Konstruktionsweise der Aufzugskabine ist.
Im Ergebnis kann festgestellt werden, dass eine Prüfung mit Zuladung von Gewichten, so dass die Bremsverzögerung aufgrund der hohen Masse in der Re- gel a<1 g ist, und die Masse des Gegengewichts eine entscheidende Rolle spielt, bei verschiedenen Aufzügen für unterschiedliche Prüfbedingungen sorgt und somit nachteilig ist. Es kann festgestellt werden, dass eine Prüfung der Fangvorrichtung nach der konventionellen Methode, bei der mit Nenngeschwindigkeit gefahren und durch eine erhöhte Masse der Aufzugskabine lediglich Bremsverzögerungen aFang< 1 g erreicht werden, ein Teil der Bremsenergie von der Fangvorrichtung in Wärme umgewandelt und ein anderer Teil dazu verwen- det wird, das Gegengewicht anzuheben und somit potentielle Energie zu speichern. Somit baut eine Fangvorrichtung, die eine hohe Verzögerungswirkung bietet und somit einen kurzen Verzögerungsweg erreicht, eine geringe Menge an Energie in Wärme ab, wobei nur eine geringe Menge von Energie in eine Lageveränderung des Gegengewichts fließt. Bei einer relativ schwachen Fangvorrichtung, die einen langen Verzögerungsweg benötigt, fließt mehr Energie in das Anheben des Gegengewichts, wobei durch den langen Verzögerungsweg eine hohe Menge an Wärmeenergie absorbiert werden muss. Die Menge der Energie, die von der Fangvorrichtung bei der Fangprüfung in Wärme umge- wandelt wird, ist somit im hohen Maße von der Fangverzögerung abhängig. Somit ist die Belastung für die Fangvorrichtung bei der Prüfung mit einer Überlast von beispielsweise 125 % der Kabinennennlast nachteilig, da die Belastung für die zu prüfenden Bauteile sehr unterschiedlich ausfällt. Es ist also ein Trug- schluss, dass bei der gleichen Beladung bei Aufzügen gleiche Bedingungen für die Fangvorrichtung gestellt werden. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei einer Fangprüfung mit Überlast hohe mechanische Belastungen des Fanggehäuses auftreten und Beschädigungen verursachen können. Im Notfall könnte eine Fangvorrichtung dadurch schwer beschädigt werden, so dass diese im Ernstfall ausfällt. Die aktuelle Norm EN-81 fordert, dass eine mit 100 % Nennlast beladene Fahrkabine ohne Seileinfluss mit mindestens 0,2 g und höchstens 1 g verzögern darf. Wie das obige Bespiel zeigt, kann bei einem leeren Fahrkabine und einer überhöhten Geschwindigkeit Beschleunigungen von 1 g bis höchstens 2,5 g erreicht werden, wobei das Gegengewicht und das Seil keinen Einfluss ausüben, und somit die gesamte kinetische Energie von der Fangvorrichtung verzehrt werden muss, was zu vergleichbaren Ergebnissen bei der Fangprüfung führt.
In der Fig. 3 ist beispielhaft ein Diagramm der Fangkraft bei Fangvorrichtungen, die eine Beschleunigung von 8 bis 38 m/s2 bei einer leeren Fahrkabine aufbringen können, dargestellt. Eine schwache Fangvorrichtung, die nur eine niedrige Verzögerung erreicht, würde, sofern die Aufzugskabine mit erhöhter Masse beladen ist, eine Wärmeenergie von EFang= 3.000 J aufnehmen müssen. Eine starke Fangvorrichtung mit hohem Verzögerungswert würde ca. 50 % weniger Energie verzehren müssen. Somit kann die bisherige Prüfmethode keinen einheitlichen Standard für verschiedene Aufzugskonfigurationen bieten. Die Überlastprüfung der Fangvorrichtung gibt keine Information darüber, wie stark die Fangvorrichtung tatsächlich verzögert. Damit ist die Gefahr von Fehleinstellungen der Fangvorrichtung gegeben, so dass diese auch in einem normalen Betrieb die Fangvorrichtung un- gewollt auslöst, oder eine zu hart eingestellte Fangvorrichtung kann ein Verletzungsrisiko für die Fahrgäste darstellen. Bei einer Prüfung mit einer leeren Aufzugskabine und 140 % Nenngeschwindigkeit kann eine Fangprüfung ohne Ein- fluss des Gegengewichts und damit unabhängig von der Bauart des Aufzugs festgestellt werden. Somit lässt sich das Verhalten der Fangvorrichtung im Ernstfall wirksam und vergleichbar überprüfen.
Aus der DE 10 2009 028 596 A1 ist ein Messsystem zur Bestimmung eines Kennwerts einer Fangvorrichtung eines Seilaufzugs bekannt, das eine optische Distanzmessvorrichtung zur Bestimmung eines Abstands einer Aufzugskabine zu einem Fixpunkt, insbesondere einem Aufzugsschacht-Grubenraum umfasst, bekannt.
Die WO 2012 1 19 889 A1 beschreibt eine Prüfung einer ordnungsgemäßen Funktionsfähigkeit eines Aufzugs, bei der sowohl eine optische Distanzmessvorrichtung zur Bestimmung eines Abstands einer Aufzugskabine oder eines Gegengewichts zu einem Fixpunkt vorgesehen ist, als auch ein Beschleuni- gungssensor umfasst ist. Der Beschleunigungssensor ist an dem gleichen Objekt angebracht, dessen Abstand von der Distanzmessvorrichtung gemessen wird, und wird zur Erhöhung der Genauigkeit der optischen Distanzmessung herangezogen. In der DE 91 1 6 466 U1 ist ein Seilaufzug mit einer ersten und einer zweiten Distanzmessvorrichtung bekannt, die zur Positionserkennung der Aufzugskabine dienen. Es ist keine Überprüfung einer Fangvorrichtung angedacht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Prüfverfahren und ein Messsystem vor- zuschlagen, dass unabhängig von der Bauart und der Massenverhältnisse des Seilaufzugs gleiche Kennwerte K von zu prüfenden Fangvorrichtungen ergibt. Somit kann ohne die Zuladung von zusätzlichen Gewichten eine einfachere, kostengünstigere und zuverlässigere Prüfung durchgeführt werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System und ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem die Wirksamkeit der Fangprüfung bei einer unbeladenen Aufzugskabine festgestellt werden kann, so dass eine Prüfung der Fangvorrichtung schonender, schneller und kostengünstiger durchführbar ist.
Die vorliegende Aufgabe wird durch ein Messsystem und ein Verfahren nach den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungs- formen sind Gegenstand der Unteransprüche.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß umfasst das Messsystem zur Bestimmung eines Kennwerts K einer Fangvorrichtung eines Seilaufzugs zumindest eine Distanzmessvorrich- tung zur Bestimmung eines Abstands s einer Aufzugskabine und/oder eines Gegengewichts zu einem Fixpunkt, insbesondere einem Aufzugsschacht- Grubenraum. Das System umfasst des Weiteren eine zweite Distanzmessvorrichtung und/oder einen Beschleunigungssensor, eine Relativpositionserfas- sungseinrichtung zur Erfassung einer Relativpositionsveränderung As zwischen Aufzugskabine und Gegengewicht beim Abschluss einer Fahrt der Aufzugskabine durch Bremseinwirkung der Fangvorrichtung, und eine Analyseeinrichtung zur Ermittlung zumindest eines Kennwerts K der Fangvorrichtung, bevorzugt einer Fangenergie EFang, bei erreichtem Stillstand der Aufzugskabine und des Gegengewichts auf Basis des Verlaufs der Relativpositionsveränderung As zwischen Aufzugskabine und Gegengewicht.
Mit anderen Worten umfasst das Messsystem eine Distanzmessvorrichtung zur Bestimmung eines Abstandes s einer Aufzugskabine und/oder eines Gegengewichts zu einem Fixpunkt, so dass das kinematische Verhalten der Aufzugskabine, d.h. Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung der Aufzugskabine während der Fangprüfung erfasst werden kann. Ebenfalls nimmt eine Distanzmessvorrichtung Position, Beschleunigung und Geschwindigkeit des Gegenge- wichts während der Fangprüfung auf. Die zweite Distanzmessvorrichtung oder ein Beschleunigungssensor sind dazu vorgesehen, das kinematische Verhalten des Gegengewichts bzw. der Aufzugskabine festzustellen, wobei eine Relativpositionseinrichtung eine Relativpositionsveränderung As zwischen Aufzugskabine und Gegengewicht beim Abschluss der Fahrt der Aufzugskabine unter Einwirkung der Bremsvorrichtung feststellen kann. Hierdurch lässt sich die Relativpositionsveränderung von Gegengewicht zur Aufzugskabine im Verlauf der Fangprüfung quantifizieren. Eine Analyseeinrichtung ermittelt einen Kennwert K, insbesondere die Fangenergie EFang, die von der Fangvorrichtung erreicht wird, sobald Aufzugskabine und Gegengewicht nach Abschluss der Messfahrt zum Stillstand kommen, auf Basis dieser Relativpositionsveränderung As zwischen der Aufzugskabine und dem Gegengewicht.
Mit anderen Worten wird ein Messsystem vorgeschlagen, das im Betrieb bei einer Übergeschwindigkeit der Kabinenfahrt erreicht, so dass das Gegengewicht durch Einfluss einer erhöhten Fangverzögerung aFang > 1 g kurzfristig Seilspannung verliert und nach oben schnellt. Durch die Höhe des nach oben Schnellens des Gegengewichts wird ein Maß für die Fangverzögerung ermittelt, um auf Basis der Fangverzögerung die zu verzehrende Energie bei vorgegebener Geschwindigkeit der Aufzugskabine, die von der Fangvorrichtung aufgenommen wird, festzustellen. Somit lässt sich durch das Messsystem ohne Ein- fluss des Gegengewichts eine Prüfung der Funktionsfähigkeit der Fangvorrichtung bestimmen, die nicht von der Konstruktionsweise des Aufzugs abhängt.
Die Distanzmessvorrichtung kann beliebig ausgeführt sein, und beispielsweise Positionsdaten aus einer Aufzugssteuerung entnehmen. Vorteilhafterweise kann die Distanzmessvorrichtung als eine auf einem Beschleunigungssensor oder einer Kamera basierten Distanzmessvorrichtung ausgebildet sein oder diese umfassen, die aufgrund einer Beschleunigungsmessung oder mittels einer Bilddatenerkennung eine Distanzveränderung von dem Fixpunkt, insbesondere dem Aufzugsschacht-Grubenraum erkennen kann, oder eine Distanzmes- sung einer optischen Distanzmessvorrichtung verbessern kann. Somit kann eine Distanzmessvorrichtung auf Basis einer Beschleunigungsmessung mittels Beschleunigungssensoren oder auf Basis einer Kameraaufnahme mit nachfolgender Bilddaten- oder Videodatenanalyse vorgesehen werden, so dass aufgezeichnete Beschleunigungswerte, die zweifach integriert die Position einer Auf- zugskabine widerspiegeln können, oder eine Bild-A/ideodatenbasierte Positionsbestimmung der Kabine eingesetzt werden. Es ist dabei denkbar, für die Fangvorrichtungsprüfung einen Beschleunigungssensor und/oder eine Videokamera in der Aufzugskabine und einen Beschleunigungssensor und/oder eine Videokamera am Gegengewicht vorzusehen, wobei ein Vergleich der Be- schleunigungsverläufe beider Beschleunigungssensoren bei Aktivierung der Fangvorrichtung ein Maß für die Relativpositionsveränderung As ergibt. Es bietet sich an, zur Erhebung der Bilddaten/Videodaten und/oder Beschleunigungsdaten ein modernes Smartphone oder einen Tablet-PC einzusetzen, der diese Sensortypen bereits umfasst und Beschleunigungsmesswerte und Bild/Videodaten mit ausreichender Genauigkeit zur Verfügung stellen kann. Ein Messgerät mit derartigen Funktionen kann sehr einfach in der Kabine und/oder am Gegengewicht angeordnet sein, und Positionsdaten erheben. Eine Datenauswertung kann im Messgerät erfolgen, oder auch drahtgebunden oder drahtlos an eine externe Auswertevorrichtung weitergeleitet werden. Denkbar ist, die erhobenen Positionsdaten des Messgeräts an einen Cloudspeicher zur Spei- cherung und Archivierung weiterzuleiten, von dem diese Daten durch eine externe Auswertevorrichtung abgerufen und z.B. zur Erstellung eines Prüfprotokolls und weitergehende Analyse ausgewertet werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Distanzmessvorrichtung eine optische Distanzmessvorrichtung, beispielsweise eine bereits aus der EP 2 221 268 A1 bekannten Distanzmessvorrichtung sein, die an dem Fixpunkt, insbesondere im Aufzugsschacht-Grubenraum oder an der Aufzugskabine angeordnet ist, und die einen optischen Messstrahl aussendet, der an einem vorzugsweise abnehmbar befestigbaren optischen Reflektor auf einer Unter- oder Oberseite der Aufzugskabine und/oder des Gegengewichts reflektiert wird, wobei bevorzugt die optische Distanzmessvorrichtung Justiermittel zur bevorzugt selbstjustierenden Ausrichtung des optischen Messstrahls zum Reflektor um- fasst. Durch eine optische Distanzmessvorrichtung kann eine berührungslose Bestimmung der Position, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung der Aufzugskabine oder des Gegengewichts vorgenommen werden. Werden zwei optische Distanzmessvorrichtungen verwendet, jeweils eines für die Aufzugskabine und eines für das Gegengewicht, kann die Relativpositionsverände- rung As leicht bestimmt werden. Hierdurch lassen sich alle kinematischen Parameter im Laufe der Prüfung der Fangvorrichtung bestimmen, um den Kenn- wert K der Fangvorrichtung eindeutig ermitteln zu können. Die optische Distanzmessvorrichtung kann beispielsweise in einem tragbaren Messgerät untergebracht sein, das temporär im Aufzugsschacht-Grubenraum oder auf dem Dach der Aufzugskabine angeordnet werden kann, so dass es für Messzwecke leicht transportierbar und durch eine einzige Person anbringbar ist. Die Bei- Schaffung schwerer Gewichte und der damit verbundene logistische Aufwand sind nicht nötig.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das System ein an dem Gegengewicht angeordneter Beschleunigungssensor, beispielsweise magnetisch befestigbaren Sensor umfassen, und die Distanzmessvorrichtung kann eingerichtet sein, den Abstand s zwischen Aufzugskabine und dem Fixpunkt zu messen, wobei die Relativpositionsermittlungseinrichtung eingerichtet ist, auf Basis des Verlaufs des Abstands s der Aufzugskabine gegenüber dem Fixpunkt und einem Beschleunigungswert aGo des am Gegengewicht angeordneten Beschleu- nigungssensors die Relativpositionsveränderung As zu bestimmen. So kann Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung der Aufzugskabine durch eine Distanzmessvorrichtung aufgenommen werden, wobei am Gegengewicht ein Beschleunigungssensor SGG angeordnet ist, und auf Basis der Beschleunigungswerte, die am Gegengewicht auftreten, kann die Relativpositionsverände- rung As zusammen mit der Analyse des Abstands s zwischen Aufzugskabine und Fixpunkt herangezogen werden, um den Kennwert der Fangvorrichtung zu bestimmen. Ein Beschleunigungssensor lässt sich einfach an ein Gegengewicht anbringen und kann beispielsweise magnetisch befestigt werden, und in den rauen Verhältnissen im Aufzugsschacht zuverlässig die Daten aufnehmen. In einer weiterführenden Fortbildung der Erfindung kann ein Gyrometer und/oder ein Beschleunigungssensor an der Aufzugskabine angeordnet sein, der ein Verkippen der Aufzugskabine ermitteln kann, und die Analyseeinrichtung kann eingerichtet sein, eine ungleichmäßige Bremswirkung der Fangvorrichtung auf Basis der ermittelten Verkippung zu bestimmen. Ein Gyrometer o- der ein weiterer Beschleunigungssensor kann zum einen die vertikale Beschleunigung der Aufzugskabine direkt erfassen, zum anderen durch eine Zweioder Dreiachsenbestimmung auch ein horizontales Verkippen der Aufzugskabine im Aufzugsschacht ermitteln, und somit ein ungleichmäßiges Wirken der Fangvorrichtung detektierbar machen. Wenn beispielsweise eine von mehreren Fangvorrichtungen stärker als die anderen anspricht, so ergibt sich zwangsläufig ein Verwinden oder Schrägstellen der Aufzugskabine im Verlauf der Fangprüfung, so dass ein ungleichmäßiges Wirken bedingt durch Verschleiß an einer oder mehreren Fangvorrichtungen identifiziert werden kann. Somit können genauere Daten über die Wirksamkeit aller Fangvorrichtungen an der Auf- zugskabine ermittelt werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Beschleunigungssensor und/oder der Gyrometer und die Distanzmessungseinrichtung einen internen Datenspeicher zur zeitlichen Messwerteaufzeichnung umfassen, wobei die Analyseeinrichtung eingerichtet ist, zur Ermittlung des Kennwertes K nach Abschluss einer Messvorgangs eine zeitliche Zuordnung der Messwerte von Beschleunigungssensor und/oder Gyrometer und Distanzmessungseinrichtung mittels Kreuzkorrelation durchzuführen. Wird eine oder mehrere Beschleunigungssensoren oder Gyrometer verwendet und zusätzlich eine Distanzmessvorrichtung, die insbesondere im Aufzugsschacht-Grubenraum oder auf dem Dach der Aufzugskabi- ne angeordnet ist, so müssen die aufgenommenen Daten zeitlich zueinander synchronisiert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass sowohl Beschleunigungssensor/Gyrometer und Distanzmessvorrichtung eine eigene interne Uhr aufweisen und die aufgenommenen Messwerte in einer zeitlichen Abfolge speichern, wobei in einem Postprocessingschritt die Analyseeinrichtung die zeitbasierten Messwerte des Beschleunigungssensors/Gyrometers und der Distanzmessvorrichtung miteinander in einer zeitlichen Beziehung setzt, die über eine Kreuzkorrelation erfolgt. Hierdurch werden die Daten der Sensoren erst nachträglich zusammengeführt und nach Abschluss der Messdatenerhebung ausgewertet. Da die Daten auf verschiedenen Zeitbasen basieren - jeder Sensor weist in der Regel einen unabhängigen und unterschiedlichen Zeitgeber auf - können vorteilhafterweise die Zeitbasen aneinander angepasst, beispielsweise mittels eines Least-Square-FITs, insbesondere einer Non-Linear-Least-Square-FITs aufeinander bezogen werden, um die Genauigkeit des Messergebnisses zu ver- bessern. Hierzu werden Anfangs- und Endpunkt der Zeitbasis einander zugeordnet, und die weiteren Zwischenzeitwerte entsprechend ihrer Skalenstellung auf eine einheitliche Zeitskala übertragen. Hierdurch lassen sich Y-Messwerte auf verschiedenen X-Achsen - in diesem Fall Zeitskalen - aufeinander hochgenau abbilden, um einen einheitlichen physikalischen Vorgang - in diesem Fall den Fangvorgang eines Aufzugs - mittels voneinander unabhängiger autonom arbeitender Sensoren hochgenau zu analysieren.
Eine Kreuzkorrelation ermöglicht die Korrelation zweier zeitabhängiger Signale bei unterschiedlichen Zeitverschiebungen zwischen zwei Signalen x(t) und y(t) und wird durch eine Korrelationsfunktion: Rxy {T) = \imT^ — \ x(t)y(t + r)dt (17)
F -TF /2 beschrieben. Die Kreuzkorrelationsfunktion ermöglicht die Zuordnung von Signalwerten unterschiedlicher Sensoren zueinander, sofern die Signale einem gemeinsamen Einfluss unterliegen, hier beispielsweise dem Einfluss der Bremswirkung, die Aufzugskabine und Gegengewicht in gleicher Art beeinflus- sen. Somit können Beschleunigungswerte des Gegengewichts mit Beschleunigungswerten der Aufzugskabine zeitlich korreliert werden, auch wenn beide mit unterschiedlichen und unabhängigen Zeitbasen aufgezeichnet sind, um die beiden Sensorwerte zueinander zuzuordnen. Hierdurch kann eine asynchrone zeitliche Aufnahme von Beschleunigungswerten des Gegengewichts und Positions- bzw. Beschleunigungswerten der Aufzugskabine vorgenommen werden, die nachträglich in der Analyseeinrichtung durch Kreuzkorrelation miteinander verbunden werden können. Hierdurch ist es möglich, zwei oder mehrere Sensoren unabhängig voneinander im System anzubringen und deren Daten in einer gemeinsamen Analyse miteinander zu vergleichen, so dass eine Verkabelung o- der ein zeitsynchroner Datenaustausch während des Prüfvorgangs nicht notwendig ist. Als Daten für die Kreuzkorrelation eignen sich insbesondere mittelwertfreie Zwischenwerte der Sensoren, die keinen Offset aufweisen, und lediglich Änderungen von externen Vorgängen, anstelle von Gleichwert-behafteten Daten darstellen. Somit ist eine Korrelation von Beschleunigungs- oder Ge- schwindigkeits- oder hierzu korrelierenden Werten anstelle von Positionswerten zu bevorzugen.
Gemäß des vorgenannten Ausführungsbeispiels kann es vorteilhaft sein, dass der Beschleunigungssensor und/oder der Gyrometer mit der Analyseeinrichtung über eine Kontakteinheit temporär zum Datenaustausch verbindbar sind, wobei die Analyseeinrichtung bevorzugt in der als transportables Gerät ausgeführten Distanzmessvorrichtung umfasst ist. Diese Ausführungsform schlägt vor, dass nach Abschluss einer Fangprüfung die zeitbasierten Messwerte von Beschleunigungssensor oder Gyrometer, der an der Aufzugskabine und/oder am Gegengewicht angebracht ist, mit der Analyse über eine Kontakteinheit, beispielsweise einen USB-Anschluss, Steckverbindungen, Bluetooth oder sonstigen temporär verbindbaren Kontaktverbindungen zum Datenaustausch verbindbar sind. Die Analyseeinrichtung kann sich in einem transportablen Gerät befinden, in dem die Distanzmessvorrichtung verbaut ist, so dass in dem transportablen Distanzmessvorrichtungsgerät die Gesamtanalyse durchgeführt werden kann.
Alternativ zu der vorgenannten Zusammenfassung der Messwerte der verschiedenen Sensoren kann im Rahmen der Prüfung eine Datenübertragung zwischen Beschleunigungssensor und/oder Gyrometer und Distanzmessungsvorrichtung drahtlos, insbesondere durch Funkübertragung über Funkantennen erfolgen. Hierbei kann beispielsweise auf Basis einer einzigen Zeitskala zeitsynchron während der Durchführung der Fangprüfung oder auch auf Basis mehrerer Zeitskalen und einem nachfolgenden Korrelationsschritt ein berüh- rungsloser Datenaustausch erfolgt, so dass Beschleunigungs- und Positionsdaten auf Basis der gleichen Zeitskala vorliegen. Der Datenaustausch kann zweckmäßigerweise über eine Funkübertragung, beispielsweise über WLAN, NFC, Bluetooth oder ähnlichem erfolgen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann zumindest eine, insbesondere mehre- re Kraftmesseinrichtungen umfasst sein, die eingerichtet sind, eine Gewichtskraft mFK der Aufzugskabine und/oder eine Gewichtskraft mGG des Gegengewichts zu messen, und die mit der Analyseeinrichtung für die Bestimmung des Kennwerts " der Fangvorrichtung verbunden sind. Zur Bestimmung des Kennwerts K, insbesondere der Fangkraft EFang ist Kenntnis zumindest über die Mas- se der Aufzugskabine mFK aber auch des Gegengewichts mGG vorteilhaft. Zur Bestimmung dieser Massen können diese entweder manuell eingegeben werden oder unmittelbar gemessen werden. Hierzu bietet es sich an, eine oder insbesondere mehrere Kraftmesseinrichtungen, bevorzugt Kraftmessdosen vorzu- sehen, die auf die Puffer der Aufzugskabine oder des Gegengewichts gestellt werden können, und bei Herablassen des Gegengewichts bzw. der Aufzugskabine deren Massen unmittelbar zu bestimmen. Somit kann, auch wenn die technischen Spezifikationen des Aufzugs nicht vorliegen, die Masseparameter gemessen werden, so dass auch bei baulichen Veränderungen an der Kabine oder am Gegengewicht eine exakte Bestimmung der Fangkraft der Fangvorrichtung ermöglicht wird.
In einem nebengeordneten Aspekt schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Charakterisierung einer Fangvorrichtung eines Seilaufzugs vor, dass bevorzugt unter Verwendung eines Systems nach einem der vorgenannten Systemansprü- che durchgeführt werden kann. Hierzu wird
- in einem ersten Schritt (S1 ) eine Fangkraft FFang der Fangvorrichtung bei Nenngeschwindigkeit vnenn einer Abwärtsfahrt einer unbeladenen Aufzugskabine mit Leergewicht mFK ermittelt, wobei eine Bremsverzögerung aFangjeer > 1 g zu erreichen ist; - In einem zweiten Schritt (S2) wird eine Testgeschwindigkeit i test > vnenn in Abhängigkeit der Fangkraft FFang und/oder einer Bremsverzögerung a?- angjeer bestimmt, bei der eine vorbestimmbare Prüfbelastung der Fangvorrichtung und des Seilaufzugs auftritt;
- In einem dritten Schritt (S3) wird eine weitere Testfahrt mit der bestimm- ten Testgeschwindigkeit i test > vnenn bei unbeladener Aufzugskabine mit
Leergewicht mFK durchgeführt, wobei eine Relativpositionsveränderung As von Aufzugskabine zum Gegengewicht aufgenommen wird;
Schließlich wird in einem vierten Schritt (S4) eine Beurteilung durchge- führt, ob die aufgenommene Relativpositionsveränderung As einem Erreichen der vorbestimmten Prüfbelastung des Seilaufzugs genügt, und der gewünschte Kennwert wird ermittelt.
Das oben beschriebene Verfahren bestimmt in einem ersten Schritt eine Fang- kraft bzw. eine Fangverzögerung der Fangvorrichtung bei einer Abwärtsfahrt einer unbeladenen Aufzugskabine mit der Nenngeschwindigkeit und dem Leergewicht mFK. Ist die Bremsverzögerung aFangjeer > 1 g, so spielt der Einfluss des Gegengewichts keine Rolle, da dieses aufgrund der Massenträgheit nach oben fliegt und keinen Einfluss während des Bremsvorgangs ausübt. In Abhängigkeit der ermittelten Fangkraft bzw. der Bremsverzögerung kann eine weitere Testgeschwindigkeit i test in einem zweiten Schritt festgelegt werden, um eine vorbestimmte Prüfbelastung bzw. vorbestimmte Belastungsenergie der Fangvorrichtung zu erreichen. In einem dritten Schritt wird eine Testfahrt mit dieser Testgeschwindigkeit i test durchgeführt, um der Fangvorrichtung diese Fangenergie bzw. diese Prüfbelastung auszusetzen. Hierbei wird in einem vierten Schritt eine Relativpositionsänderung As zwischen hoch fliegendem Gegengewicht und der Aufzugskabine ermittelt, um zu verifizieren, dass die gewünschte Belastung erreicht bzw. die Beschleunigungskräfte und Bremsenergien erreicht werden, und somit die Fangvorrichtung und die übrigen Aufzugskomponenten den vo- rausgesetzten Kennwert erfüllt.
Durch die erste Testfahrt mit Nenngeschwindigkeit vnenn wird die maximale Fangkraft bzw. die Bremsverzögerung der Fangvorrichtung bestimmt. Ausgehend von diesen Werten kann eine Testbremsenergie, die die Fangvorrichtung und das Gesamtsystem zu absorbieren hat, durch Bestimmung einer Testge- schwindigkeit i test festgelegt werden. Bei einer weiteren Fahrt mit dieser Testgeschwindigkeit i test werden alle relevanten Komponenten des Aufzugs diesen Energien unterworfen, so dass eine zuverlässige Prüfung der Fangvorrichtung durchgeführt werden kann. Das System kann ohne zusätzliche Lasten und nur mittels der Bestimmung der Relativposition zwischen Aufzugskabine und Ge- gengewicht durchgeführt werden. Grundvoraussetzung ist, dass die Fangvorrichtung Bremsverzögerungen von aFang > 1 g ermöglicht, so dass das Gegengewicht keine Rolle spielt, wobei dies durch Beobachtung der Relativpositions- änderung sichergestellt bleibt. Das System kann mit einem minimalen Hard- wareaufwand und nur von einer einzelnen Person in kurzer Zeit überprüft werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Relativpositionsveränderung As von Aufzugskabine zum Gegengewicht durch Korrelation von Messwerten einer optischen Distanzvorrichtung, die einen Abstand s der Aufzugskabine von ei- nem Fixpunkt misst, und einer zweite Distanzmessvorrichtung, die einen Abstand zwischen einem Fixpunkt und dem Gegengewicht bzw. einem am Gegengewicht angeordneten Beschleunigungssensor bestimmt werden, wobei bevorzugt in einem Postprocessingschritt die Messwerte der Bewegung von Aufzugskabine und Gegengewicht mittels Kreuzkorrelation zeitlich einander zuge- ordnet werden. Die Kombination der zeitbasierten Messwerte des kinematischen Verhaltens von Aufzugkabine und Gegengewicht können mittels Kreuzkorrelation in einem Postprocessingschritt verarbeitet werden, so dass kein Echtzeitdatenabgleich zwischen den verschiedenen Sensoren notwendig ist. Dies vereinfacht die Messaufnahme und ermöglicht beispielsweise die Durch- führung mehrerer Messdurchläufe, wobei nachträglich, erst am Ende eine Auswertung durchgeführt wird. Mittels der Kreuzkorrelation können die Zeitbasen der verschiedenen Messwerte aufeinander mit hoher Genauigkeit zugeordnet werden.
Vorteilhafterweise kann bezüglich der oben erwähnten optischen Distanzmess- Vorrichtung alternativ oder zusätzlich zur Bestimmung der Relativpositionsveränderung As zumindest eines Abstand s zwischen der Aufzugskabine und/oder dem Gegengewicht und einem festen Bezugspunkt, insbesondere dem Aufzugsschacht-Grubenraum mittels einer Distanzmessvorrichtung ein Beschleunigungssensor oder eine optische Kamera eingesetzt werden. Die Daten des Beschleunigungssensors können zumindest, wie in der WO 2012 1 19889 A vorgeschlagen verwendet werden, die Genauigkeit der Positionsbestimmung der optischen Distanzmessvorrichtung zu bestimmen oder zu verbessern. Zusätzlich und alternativ können aus den Beschleunigungswerten oder Video- und/oder Bilddaten der Kamera mittels eines bilddatenverarbeitenden Verfahrens eine Positionsveränderung der Aufzugskabine oder des Gegengewichts bestimmt werden. Der Beschleunigungssensor bzw. die Kamera werden an der Kabine und/oder am Gegengewicht angebracht und durch Extraktion einer Positionsveränderung, z.B. durch zweifache Integration der Beschleunigungswert oder eines Bildvergleichs/Videovergleichs bezüglich eines Referenzpunktes kann eine Positionsdatenveränderung bestimmt werden. Das hierzu eingesetzte Messgerät kann ein Smartphone, Tablet-PC oder ähnliches sein, das derartige Sensoren bereits besitzt. Die erfassten Daten können im Messgerät ausgewertet oder an eine Cloud oder ein externes Messgerät zur Analyse, Archivierung gesendet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die ermittelte Fangkraft Ffang mit einer archivierten Fangkraft Ffang_oid aus einer Datenbank verglichen werden, und eine Abweichung der Fangkräfte kann ermittelt und bewertet werden. Hierzu kann die Distanzmessvorrichtung bzw. die Analyseeinrichtung eine Datenbank bereits bestimmter Messwerte der Fangkraft bzw. der Fangenergien bei gleichen Geschwindigkeiten beinhalten, um einen Alterungsprozess oder einen Verschleiß anzuzeigen.
In einer vorteilhaften Variante des Messverfahrens kann zur Bestimmung der Relativpositionsänderung As zumindest ein Abstand s zwischen der Aufzugskabine und/oder dem Gegengewicht und einem festen Bezugspunkt, insbesondere dem Aufzugsschacht-Grubenraum mittels einer optischen Distanzmessvorrichtung bestimmt werden. Beruht die Distanzmessvorrichtung nicht auf einem mechanischen Weggeber, sondern auf einer optischen Abtastung der Distanz, so kann hochgenau und mit geringem Messaufwand das kinematische Verhalten der Aufzugskabine und/oder des Gegengewichts erfasst werden. Das Messverfahren kann schnell durchgeführt und ohne größeren Aufwand der Messapparatur temporär aufgebaut bzw. wieder abgebaut werden. Somit lässt sich schnell und einfach das Messverfahren durchführen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann zur Bestimmung der Relativpositionsveränderung As zumindest eine Vertikalbeschleunigungskom- ponente 3FK der Aufzugskabine und/oder SGG des Gegengewichts durch einen Beschleunigungssensor erfasst und ausgewertet werden. In dieser Ausfüh- rungsform wird die Relativpositionsveränderung As in Abhängigkeit zumindest einer Vertikalbeschleunigungskomponente, die an der Aufzugskabine oder am Gegengewicht erfasst wird, bestimmt. Dies ermöglicht eine vereinfachte Bestimmung der Relativpositionsveränderung, da eine Beschleunigung durch einen zentralen Sensor erfasst werden kann, der keine Bezugsposition benötigt. Hierdurch lässt sich insbesondere die Relativbewegung des Gegengewichts gegenüber der Aufzugskabine leicht erfassen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Messverfahrens kann eine Dreh- oder Verwindungsbewegung der Aufzugskabine entlang der Führungsschiene mittels eines Gyrometers oder Beschleunigungssensors erfasst werden, um eine un- gleichmäßige Wirkung der Fangvorrichtung zu ermitteln. So kann ein Beschleunigungssensor als Zwei- oder Dreiachsensensor ausgelegt werden, der beispielsweise eine Vertikalbeschleunigungskomponente erfasst und parallel hierzu eine oder zwei in einer Horizontalebene liegenden Komponenten erfasst, die Aufschluss darüber geben, ob zwei oder mehrere Fangvorrichtungen gleichmä- ßig die Aufzugskabine abbremsen oder nicht. Hierdurch kann die gleichmäßige und ungleichmäßige Wirkung der Fangvorrichtungen erfasst und beispielsweise ein ungleichmäßiges Abnutzen der verschiedenen Fangvorrichtungen festgestellt werden. Eine erfasste Vertikalbeschleunigungskomponente der Aufzugskabine kann eingesetzt werden, die Genauigkeit einer durch eine Distanz- messvorrichtung bestimmte Distanz zu verbessern.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildungsform kann zur Bestimmung der Gewichtskraft mFK der Aufzugskabine und/oder Gewichtskraft mGG des Gegengewichts zumindest eine Kraftmesseinrichtung, bevorzugt zumindest eine Kraft- messdose vorgesehen sein, die durch Ablassen der Aufzugskabine und/oder des Gegengewichts auf einem Puffer die Gewichtskraft misst. Zur exakten Bestimmung der Bremsverzögerung und der verzehrten Bremsenergien der Fangvorrichtung ist die Kenntnis der Massen, insbesondere der Aufzugskabine mFK und des Gegengewichts mGG wichtig. Diese können beispielsweise manuell eingegeben werden, da sie bereits bei der Installation des Aufzugssystems bekannt sind. Eine genaue und unabhängig von Vorinformationen erfassbare Ermittlung der Gewichte kann durch eine Kraftmesseinrichtung, bevorzugt eine oder mehrere Kraftmessdosen vorgenommen werden, die beispielsweise auf die Puffer des Aufzugssystems in der Schachtgrube aufgesetzt werden, wobei die Aufzugskabine und/oder das Gegengewicht auf die Kraftmessdosen abgesetzt werden können, um deren Massen zu bestimmen. So werden insbesondere bei baulichen Veränderungen des Aufzugssystems abweichende Massen festgestellt werden, so dass eine exakte Bestimmung der Kenngröße der Fangeinrichtung möglich ist. Entsprechend der obigen Ausführungsform, die die Verwendung von ein oder mehreren Kraftmesseinrichtungen zur Bestimmung der Gewichtskraft von Gegengewicht und Aufzugskabine vorschlagen, kann es weiterhin vorteilhaft sein, dass in einem weiteren Schritt eine Lastwaage des Seilaufzugs kalibriert wird, wobei durch steigende Beladung der Aufzugskabine und Aufzeichnung der Ge- wichtskraft der Aufzugskabine durch die Kraftmesseinrichtung und der Lastwaage eine Kalibrierung der Lastwaage vorgenommen werden kann. Üblicherweise weisen Seilaufzüge Lastwaagen auf, die eine Beladezustand der Aufzugskabine überwachen und bei einer Überladung ein Warnsignal bzw. eine Deaktivierung des Aufzugssystems vornehmen können. Um eine derartige Lastwaage zu kalibrieren, war es bisher notwendig, zumindest zwei oder mehrere bekannte Gewichte in die Aufzugskabine zu laden, um das bekannte Gewicht mit der Anzeige der Lastwaage zu vergleichen um somit die Lastwaage eichen zu können. Durch die Verwendung von Kraftmessvorrichtungen kann das Verfahren auch eingesetzt werden, eine Kalibrierung der Lastwaage vorzunehmen, hierzu sind eine oder mehrere Gewichtsmessschritte im Verfahren durchführbar.
Grundsätzlich ist das Verfahren dazu geeignet, einen Kennwert einer Fangvorrichtung zu bestimmen. Des Weiteren kann es in einem weiteren Verfahrens- schritt möglich sein, bei Fahrt mit einer unbeladenen Aufzugskabine ein Kennwert einer Betriebsbremse durch Analyse des Verlaufs des Abstands s zwischen Aufzugskabine und einem Fixpunkt zu ermitteln. So kann beim Verfahren der Aufzugskabine in einer Normalgeschwindigkeit vNenn die Betriebsbremse aktiviert werden und deren Verzögerung durch Messung des Abstandes mittels der Distanzmessvorrichtung überprüft werden. Hierdurch kann die Wirksamkeit der Betriebsbremse ermittelt und beispielsweise bei Verschleiß oder alterungsbedingt einen Hinweis auf den Zustand der Betriebsbremse ausgegeben werden.
Somit lässt sich das Verfahren nicht nur auf die Ermittlung eines Kennwerts für die Fangvorrichtung, sondern auch für die Überprüfung einer Lastwaage oder dem Zustand der Betriebsbremse einsetzen. Hierdurch kann ein leicht verwendbares und schnell installierbares Messsystem und Messverfahren durchgeführt werden, um insbesondere sicherheitsrelevante Parameter eines Seilaufzugsystems überprüfen zu können.
ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile ergeben sich aus der vorliegenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Seilaufzug 100 mit physikalischen Charakterisierung der Massen und Beschleunigungen zur Veranschaulichung des dem Messverfahren zugrunde liegenden physikalischen Gegebenheiten; Fig. 2 schematisch ein weiteres Seilaufzugsystem 100, dass zur Veranschaulichung des dem Messverfahren zugrunde liegenden Prinzips dient;
Fig. 3 die Darstellung aufgenommener Fangenergien von Bremsvorrichtungen mit verschiedenen Verzögerungswerten; Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messsystems;
Fig. 5 schematisch ein Blockschaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfinderischen Messsystems;
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Messsystems;
Fig. 7 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messsystems;
Fig. 8 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Messverfahrens. In den Figuren sind gleichartige Elemente mit gleichartigen Bezugszeichen be- ziffert.
In Fig. 1 ist schematisch ein Seilaufzugsystem 100 dargestellt, bei dem eine Aufzugskabine 18 über ein Seil 14 mit einem Gegengewicht 1 6 verbunden sind. Das Seil 14 ist dabei über eine Treibscheibe 12 geführt, die von einem nicht dargestellten Antriebsmotor angetrieben wird, um eine Auf- und Abbewegung der Aufzugskabine 18 vorzunehmen. In der Aufzugskabine 18 ist eine schematisch dargestellt Aufzugslast 20 angeordnet. Die Aufzugskabine 18 weist ein Gewicht mFKauf, und die darin befindliche Aufzugslast 20 ein zusätzliches Gewicht mL. Diese Gewichte werden über das Seil 14 zum Gegengewicht 1 6 ge- führt, dass die Masse mGG aufweist. Die Gesamtmasse des Systems wird von der Treibscheibe 12 getragen. Typischerweise entspricht die Masse des Gegengewichts mGG dem Wert der Masse mFi< des Aufzugs zuzüglich ca. 50% der Nennlast, die die Aufzugskabine transportieren soll, und gleicht somit eine mittlere Beladung der Aufzugskabine aus. Bei der Annahme, dass die Aufzugska- bine 18 sich nach unten bewegt, treten Beschleunigungen auf, die sich aus der Gewichtskraft g = 9,81 m/s2 und der Beschleunigung a durch den Treibscheibenmotor 12 zusammensetzen. Die Gesamtkraft der Aufzugskabine 18 mit Masse 20 ergibt sich somit mit (mFk + mL)* (g +a). Auf der anderen Seite wirkt das Gegengewicht mit der Gewichtskraft mGG * g nach unten sowie die Gegen- kraft mGG * a nach oben.
In Fig. 2 ist ausgehend von der Fig. 1 eine realistischere Darstellung eines Aufzugssystems 100 dargestellt, bei dem eine Fangvorrichtung 266, umfassend zwei Fangbremsen 26a, 26b die Aufzugskabine 18, die mittels Führungsrollen 24a, 24b entlang einer Aufzugskabinenführung 22 geführt wird, im Notfall ab- bremsen können. Ist die Bremsverzögerung aFang, die von der Fangvorrichtung 26a, 26b ausgeübt werden kann, größer als die Erdbeschleunigung g so würde im Falle des Greifens der Fangvorrichtung 26 das Gegengewicht 16 nach oben geschleudert werden, und sich um einen Abstand As höher bewegen, als das beim straff gespannten Seil 14 möglich wäre. Bestimmt man beispielsweise ausgehend vom Aufzugsschacht-Grubenraum 28 den Abstand s zur Aufzugskabine 18, und betrachtet man den Abstand zwischen Aufzugsschacht- Grubenraum 28 und Gegengewicht 16 bzw. einer Relativpositionsveränderung oder Beschleunigung des Gegengewichts 16, so lässt sich auf die Höhe As der freien parabelförmigen Bewegung des "fliegenden" Gegengewichts 1 6 schließen. Im Fall eines fliegenden Gegengewichts 1 6 wird lediglich die Aufzugskabine 18 von der Fangvorrichtung 26 gebremst, ohne dass der Einfluss des Gegengewichts 1 6 eine Rolle spielt. Da nämlich die Aufzugskabine 18 mit deutlich mehr als der Erdbeschleunigung aFang>1 g verzögert wird, befindet sich das Ge- gengewicht 1 6 im freien Parabelflug mit einer Anfangsgeschwindigkeit in Aufwärtsrichtung. Durch eine Kombination einer Distanzmessung, beispielsweise eine Lasermessungsvorrichtung zur Bestimmung des Abstandes s vom Aufzugsschacht-Grubenraum 28 zur Kabine 18 und einer Beschleunigungsmessung am Gegengewicht 1 6 kann die Flughöhe bestimmt werden. So ergibt sich die Flughöhe As des Gegengewichts bei einer Fahrt der Aufzugskabine 18 mit 140% einer Nenngeschwindigkeit m/s mit:
As = -- 1 gt 22 + vl40%t (18).
Die Gesamtdauer des Fluges kann dabei angegeben werden mit fges: tges = 2— (19)· Dabei ergibt sich As im Scheitelpunkt des parabelförmigen Flugs mit:
Im obigen Beispiel würde sich mit einer überhöhten Geschwindigkeit v = 140 % = 1 ,4 m/s eine Flughöhe von ca. 10 cm ergeben, wobei die gesamte Flugdauer in etwa fges=0,14 s betragen würde. Dabei wirkt auf die Treibscheibe 12 eine Gesamtkraft, die sich wie folgt ergibt:
FTS = mGG * S + mGG * aGG + m FK * S + MFK * ü FK (2 1 )· Somit ist die Belastung auf das Aufzugssystem deutlich höher als bei der konventionellen Lastprüfung, wobei ein Festigkeitsnachweis erbracht werden kann, der durch Einstellen einer Testgeschwindigkeit höher als die Nenngeschwindigkeit bei unbeladener Aufzugskabine 18 erzielt wird. In der Fig. 3 ist beispielhaft die verzehrte Energie von Fangvorrichtungen in Abhängigkeit der von der Fangvorrichtung aufgebrachten Bremsverzögerung dargestellt, sofern die Bremsverzögerung von 8 bis 28 m/s2 variieren. Deutlich ist zu erkennen, dass schwache Fangvorrichtungen, die nur eine geringe Bremsverzögerung erbringen können, eine deutlich höhere Bremsenergie ver- zehren müssen, als starke Fangvorrichtungen, die einen abrupten Bremsvorgang durchführen können. Das liegt daran, dass bei der Berechnung der Energie die Verzögerungskraft reziprok proportional eingeht, wobei eine schwache Fangvorrichtung 50 % mehr Energie als eine starke Fangvorrichtung abbauen muss. Aus diesem Grund kann eine Prüfung der Fangvorrichtung mit Überlast zum einen zu einer Überlastung des Gesamtsystem und der Fangvorrichtung führen. Zum anderen werden keine vergleichbaren Ergebnisse erreicht, da der Einfluss des Gegengewichts mit einfließt. Bei einer Fahrt mit unbeladenem Aufzug und einer Übergeschwindigkeit hingegen, kann die Verzögerungsleistung der Fangvorrichtung und deren verzehrte Energie unmittelbar bestimmt werden. In der Fig. 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10 dargestellt. Ausgehend von dem Aufzug 100, der in Fig. 3 dargestellt ist, wird in Fig. 4 der Abstand s durch einen optischen Messstrahl 48 einer optischen Distanzmessvorrichtung 30, die im Grubenschachtraum 28 als Fixpunkt 58 angeordnet ist, bestimmt. Der optische Messstrahl 48 frequenzge- pulster Laserstrahl und wird an einem optischen Reflektor 38, der auf der Unterseite der Aufzugskabine 18 angebracht ist, reflektiert. Die Distanzmessvorrichtung misst dessen Laufzeiten bzw. Phasenlage, so dass präzise Distanzinformationen und damit auch Geschwindigkeits- und auch Beschleunigungsinformationen als zeitliche Ableitung der Distanzwerte der Aufzugskabine 18 be- stimmt werden können. Für eine exakte Ausrichtung des Messstrahls 48 sind an der Distanzmessvorrichtung 56 Justiermittel 40 angebracht, um die Messvorrichtung gegenüber dem Reflektor 38 ausrichten zu können. Am Gegengewicht 1 6 ist ein Beschleunigungsmessersensor 32 angeordnet, der mittels einer Funkantenne 34 in Echtzeit gemessene Beschleunigungswerte an die Distanzmessvorrichtung 56 übermitteln kann. Diese verfügt hierzu ebenfalls über eine Funkantenne 34 zum Empfang der Beschleunigungswerte. Die Distanzmessvorrichtung umfasst eine Analyseeinrichtung, die mittels der Beschleunigungswerte des Gegengewichts 1 6 und des durch den Messstrahl 48 bestimmten Ab- Standes s der Aufzugskabine 1 8 eine Relativposition vom Gegengewicht zur Aufzugskabine ermittelt, und Bremsverzögerung und die Fangenergie der Fangvorrichtung 26 bestimmen kann.
In Fig. 5 ist an einem Blockschaltdiagramm schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 10 dargestellt. Diese umfasst eine Distanzmessvor- richtung 56, die als optische Distanzmessvorrichtung 30 ausgelegt ist und die den Abstand zu einer Aufzugskabine 1 8 bzw. zu einem Gegengewicht 1 6 von einem Fixpunkt 58, beispielsweise Grubenraum 28 mittels eines optischen Messstrahls 48 bestimmen kann. Die Distanzmessvorrichtung 56 ist mit einer Relativpositionserfassungseinrichtung 52 verbunden, die die Relativposition As zwischen Gegengewicht 1 6 und Aufzugskabine 1 8 bestimmen kann. Temporär hieran anschließbar ist über eine Kontakteinrichtung 68, beispielsweise einen USB-Anschluss, ein Beschleunigungssensor 32, der eine Vertikalbeschleuni- gungskomponente des Gegengewichts 1 6 bzw. der Aufzugskabine 1 8 erfassen kann. Nach Ermittlung der Relativpositionsänderung As beim Aktivieren der Fangvorrichtung 26 kann mittels einer Analyseeinrichtung 54 der Kennwert K, insbesondere die Verzögerungswerte der Fangvorrichtung 26 bzw. die von der Fangvorrichtung 26 aufgenommene Bremsenergie bestimmt werden.
Des Weiteren kann an die Analyseeinrichtung 54 eine Kraftmesseinrichtung 46 ebenfalls über einen USB-Anschluss 68 sowie ein Zweiachsengyrometer 36 bzw. ein Zweiachsenbeschleunigungssensor ebenfalls über eine Kontakteinrichtung 68 temporär zur Datensynchronisation und ggf. zur Akkuaufladung angeschlossen werden. Die von den Sensoren 32, 36 und 46 empfangenen Datenwerte können in einem Postprocessingverfahren bei der Analyse berücksich- tig werden, wobei zeitbasierte Werte, wie die Werte des Vertikalbeschleuni- gungssensors 32 oder der Lagesensoren 36 mittels einer Kreuzkorrelation mit den Distanzwerten der Distanzmessvorrichtung 56 zeitlich in Einklang gebracht werden, um den transienten Bewegungsablauf nachbilden und analysieren zu können. Mittels der Kraftmesseinrichtung 46 können die Massen von Gegen- gewicht 1 6 oder Aufzugskabine 18 bestimmt werden, die für die Bestimmung der Bremsenergie der Fangvorrichtung 26 notwendig sind. Durch den Gyrome- ter 36 können Verwindungen der Aufzugskabine 18 beim Bremsen festgestellt werden, um ein ungleichmäßiges Verhalten einzelner Fangvorrichtungen 26 identifizieren zu können. In den Fig. 6 und 7 sind zwei weitere Ausführungsformen von Messvorrichtungen dargestellt, die grundsätzlich denen der Fig. 4 ähneln. In allen Fällen wird der Abstand der Aufzugskabine 18 vom Aufzugsschacht-Grubenraum 28 als Fixpunkt 58 mittels einer optischen Distanzmessvorrichtung 56 bestimmt. In der Fig. 6 ist des Weiteren dargestellt, dass durch Kraftmessdosen 46a die Masse des Gegengewichts 16 bestimmt werden kann, und auf einen Satz Kraftmessdosen 46b, die auf Puffern 42 zum federnden Abfangen der Kabine 18 angeordnet sind, kann die Masse der Aufzugskabine 18 bestimmt werden. Somit lassen sich unabhängig von hinterlegten Aufzugssystemdaten die Massen von Gegengewicht 1 6 und Aufzugskabine 18 exakt bestimmen, so dass eine Be- rechnung des Kennwerts auch ohne Kenntnis von hinterlegten Aufzugsdaten möglich ist.
Des Weiteren können die Kraftmesseinrichtungen 46b beispielsweise zur Eichung einer Lastwaage 50, die sich in der Aufzugskabine 18 befindet, eingesetzt werden. Hierzu können beim Absetzen der Aufzugskabine 18 auf die Kraftmesseinrichtung 46b sukzessive zusätzliche Gewichte 20 in die Aufzugskabine 18 geladen werden, und die Funktion und Anzeige der Kraftmesseinrichtung 50 zu kalibrieren. Somit kann eine Linearität und Hysterese Fehler der Lastwaage 50 festgestellt werden. Abhängig von der Konstruktion der Last- waage 50 kann ein Messverfahren durchgeführt werden, bei dem die Aufzugskabine 18 mit verschiedenen Geschwindigkeiten auf die Kraftmesseinrichtungen 46b der Puffer 42 gefahren wird.
Des Weiteren ist es möglich, in verschiedenen Phasen eines Messvorgangs die Wirksamkeit einer Betriebsbremse 60, die beispielsweise an einer Treibscheibe 12 angreift, mit der vorgeschlagenen Messvorrichtung festzustellen. Der Beschleunigungssensor 32 am Gegengewicht 1 6 weist einen Onlinedatenspeicher auf und speichert Beschleunigungswerte mit einer eigenen Zeitbasis. Nach Ab- schluss des Messvorgangs kann durch eine Kreuzkorrelation der Beschleunigungswerte des Sensors 32 mit Distanzwerten s, die von den Distanzmessvor- richtungen 56 aufgenommen werden, eine Analyse des dynamischen Verhaltens des Aufzugssystems vorgenommen werden.
In der Fig. 7 ist eine weitere Variante eines Messsystems 10 dargestellt, bei dem statt eines Beschleunigungswerts zwei optisch abgetastete Abstandswerte von Aufzugskabine 18 und Gegengewicht 16 mittels zweier optischer Distanz- messvorrichtungen 30 aufgenommen werden. Hierzu sind jeweils an der Unterseite der Aufzugskabine 18 und des Gegengewichts 1 6 Reflektorspiegel 38a, 38b angeordnet, und zwei optische Distanzmessvorrichtungen 56, die über eine Datenverbindungsleitung miteinander verbunden sind, bestimmen unabhängig voneinander die Abstände von Gegengewicht 1 6 und Aufzugskabine 18 zum Aufzugsschacht-Grubenraum. Somit kann zeitsynchron die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung der beiden Komponenten des Seilzugsystems 100 bestimmt und die Wirksamkeit der Fangvorrichtung 26, der Bremse 60 bestimmt werden.
Schließlich ist in Fig. 8 schematisch der Ablauf eines Messverfahrens zur Be- Stimmung eines Kernwerts Keiner Fangvorrichtung dargestellt, bei der in einem ersten Schritt S1 eine Fangkraft FFang bei einer Nenngeschwindigkeit vNenn in einer Abwärtsfahrt einer unbeladenen Aufzugskabine 1 8 mit Leergewicht mFK ermittelt wird. Hierbei wird die Fangvorrichtung 26 durch die Übergeschwindig- keit oder manuell ausgelöst, wobei sich eine Bremsverzögerung aFang_ieer > 1 g ergibt, so dass das Gegengewicht 1 6 sich im freien Parabelflug nach oben befindet. In einem zweiten Schritt S2 wird durch Analyse der Bremsverzögerung <3Fang_ieer eine erhöhte Testgeschwindigkeit vtest festgelegt mit der eine vorbestimmte Prüfbelastung mit der Fangvorrichtung 26 des Seilaufzugs 1 00 auftritt. Im dritten Schritt S3 wird eine Testfahrt mit der Testgeschwindigkeit vtest , z.B. mit Vtest = v-i 4o%, d.h. mit 140% der Nenngeschwindigkeit vnenn mit unbeladener Aufzugskabine mit Leergewicht mFK_Leer durchgeführt, wobei eine Relativpositi- onsveränderung As von Aufzugskabine 1 8 und Gegengewicht 1 6 aufgenommen wird, um festzustellen ob die erwarteten Verzögerungswerte eintreffen und die entsprechenden Energien und Belastungen auftreten. In einem vierten Schritt S4 wird eine Beurteilung durchgeführt, ob die aufgenommene Relativpositions- veränderung As ein Erreichen der vorbestimmten Prüfbelastung des Aufzugs 100 genügt und der Kennwert K wird ermittelt.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Messsystems 1 0 und Messverfahrens kann des Weiteren die Wirksamkeit der Betriebsbremse 60 bei leerer Fahrkabine 1 8 in Aufwärtsrichtung beurteilt werden, wie mit einem Nennlast 20 beladenen Fahrkabine 18 in Abwärtsrichtung. Des Weiteren kann der Zustand der Aufzugspuffer 42 bestimmt werden, und eine Pufferkennlinie kann erstellt werden.
Somit kann ohne Zuleitung von zusätzlichen Gewichten und mit geringen Per- sonal- und technischem Aufwand der Zustand der Fangvorrichtung 26 überprüft werden, wobei dies unabhängig von der Bauart des Aufzugssystems 1 00 ermittelt werden kann. Bezugszeichenliste Messsystem
Treibscheibe
Seil
Gegengewicht
Aufzugskabine
Aufzugslast
Aufzugskabinenführung
Führungsrollen
Fangvorrichtung
Aufzugsschacht-Grubenraum
Optische Distanzmessvorrichtung
Beschleunigungssensor
Funkantenne
Gyrometer
Optischer Reflektor
Justiermittel
Aufzugspuffer
Gegengewichtspuffer
Kraftmesseinrichtung
Optischer Messstrahl
Lastwaage
Relativpositionserfassungseinrichtung Analyseeinrichtung
Distanzmessvorrichtung
Fixpunkt
Betriebsbremse
Stockwerk
Schachttür
Aufzugstür
Kontakteinrichtung Seilaufzug

Claims

Patentansprüche
1 . Messsystem (1 0) zur Bestimmung eines Kennwerts einer Fangvorrichtung^) eines Seilaufzugs (1 00), umfassend zumindest eine Distanzmessvorrichtung (56) zur Bestimmung eines Abstands s einer Aufzugskabine (1 8) und/oder eines Gegengewichts (1 6) zu einem Fixpunkt (58), insbesondere einem Aufzugsschacht-Grubenraum (28), dadurch gekennzeichnet, dass das System (1 0) eine zweite Distanzmessvorrichtung (56) und/oder einen Beschleunigungssensor (32), eine Relativpositionserfassungseinrich- tung (52) zur Erfassung einer Relativpositionsveränderung As zwischen Aufzugskabine (1 8) und Gegengewicht (1 6) beim Abschluss einer Abwärtsfahrt der Aufzugskabine (1 8) durch Bremseinwirkung der Fangvorrichtung (26), und eine Analyseeinrichtung (54) zur Ermittlung zumindest eines Kennwerts K öer Fangvorrichtung (26), bevorzugt einer Fangenergie EFang, bei erreichtem Stillstand der Aufzugskabine (1 8) und des Gegengewichts (1 6) auf Basis des Verlaufs der Relativpositionsveränderung As zwischen Aufzugskabine (1 8) und Gegengewicht (1 6) umfasst.
2. System (1 0) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzmessvorrichtung (56) eine optische Distanzmessvorrichtung (30) ist, die an dem Fixpunkt (58), insbesondere dem Aufzugsschacht-Grubenraum (28) temporär anordenbar ist, und deren optischer Messstrahl (48) an einem vorzugsweise abnehmbar befestigten optischen Reflektor (38) auf einer Unter- oder Oberseite der Aufzugskabine (1 8) und/oder des Gegengewichts (1 6) reflektiert wird, wobei bevorzugt die optische Distanzmessvorrichtung (30) Justiermittel (40) zur bevorzugt selbstjustierenden Ausrichtung des optischen Messstrahls (48) zum Reflektor (38) umfasst.
3. System (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzmessvorrichtung (56) eine auf einem Beschleunigungsensor oder einer Kamera basierte Distanzmessvorrichtung (30) umfasst, die aufgrund einer Beschleunigungsmessung oder mittels einer Bilddatenerkennung eine Distanzveränderung von dem Fixpunkt (58), insbesondere dem Aufzugsschacht-Grubenraum (28) erkennen kann.
4. System (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem Gegengewicht (1 6) angeordneter Beschleunigungssensor (32) umfasst ist und die Distanzmessvorrichtung (56) eingerichtet ist, den Abstand s zwischen Aufzugskabine (18) und dem Fixpunkt (58) zu messen, und die Relativpositionsermittlungseinrichtung (52) eingerichtet ist, auf Basis des Verlaufs des Abstands s der Aufzugskabine (18) gegenüber dem Fixpunkt (28) und einem Beschleunigungswert aGe des am Gegengewicht (1 6) angeordneten Beschleunigungssensors (32) die Relativpositionsveränderung As zu bestimmen.
5. System (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gyrometer (36) und/oder ein Beschleunigungssensor (32) an der Aufzugskabine (1 6) angeordnet ist, um ein Verkippen der Aufzugskabine (1 6) zu ermitteln, und die Analyseeinrichtung (54) eingerichtet ist, eine ungleichmäßige Bremswirkung der Fangvorrichtung (26) auf Basis der ermittelten Verkippung zu bestimmen.
6. System (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (32) und/oder der Gyrometer (36) und die Distanzmessungseinrichtung (56) einen internen Datenspeicher zur zeitlichen Messwerteaufzeichnung umfasst, wobei die Analyseeinrichtung (54) eingerichtet ist, zur Ermittlung des Kennwertes K nach Ab- schluss einer Messvorgangs eine zeitliche Zuordnung der Messwerte von Beschleunigungssensor (32) und/oder Gyrometer (36) und Distanzmessungseinrichtung (56) mittels Kreuzkorrelation durchzuführen.
7. System (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (32) und/oder der Gyrometer (36) mit der Analyseeinrichtung (54) über eine Kontakteinheit (68) temporär zum Datenaustausch verbindbar sind, wobei die Analyseeinrichtung (54) bevorzugt in der als transportables Gerät ausgeführten Distanzmessvorrichtung (56) umfasst ist.
8. System (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenübertragung zwischen Beschleunigungssensor (32) und/oder Gyrometer (36) und Distanzmessungsvorrichtung (56) drahtlos, insbesondere durch Funkübertragung über Funkantennen (34) erfolgt.
9. System (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, insbesondere mehrere Kraftmesseinrichtungen (46) umfasst sind, die eingerichtet sind, eine Gewichtskraft mFK der Aufzugskabine (18) und/oder eine Gewichtskraft mGG des Gegengewichts (1 6) zu messen, und die mit der Analyseeinrichtung (54) für die Bestimmung des Kennwerts "der Fangvorrichtung (26) verbunden sind.
10. Verfahren zur Charakterisierung einer Fangvorrichtung (26) eines Seilaufzugs (100), bevorzugt unter Verwendung eines Systems (10) nach einem der vorgenannten Systemansprüche, bei dem;
- in einem ersten Schritt (S1 ) eine Fangkraft FFang der Fangvorrichtung (26) bei Nenngeschwindigkeit vnenn einer Abwärtsfahrt einer unbeladenen Aufzugskabine (18) mit Leergewicht mFK ermittelt wird, wobei eine Bremsverzögerung aFangjeer > 1 g zu erreichen ist;
- in einem zweiten Schritt (S2) eine Testgeschwindigkeit vtest > vnenn in Abhängigkeit der Fangkraft FFang und/oder einer Bremsverzögerung aFang_ieer bestimmt wird, bei der eine vorbestimmbare Prüfbelastung der Fangvorrichtung (26) und des Seilaufzugs (100) auftritt;
- in einem dritten Schritt (S3) eine Testfahrt mit der bestimmten Testgeschwindigkeit i test >vWin bei unbeladener Aufzugskabine (18) mit Leergewicht mFK durchgeführt wird, wobei eine Relativpositionsveränderung As von Aufzugskabine (18) zum Gegengewicht (1 6) aufgenommen wird;
- in einem vierten Schritt (S4) eine Beurteilung durchgeführt wird, ob die aufgenommene Relativpositionsveränderung As einem Erreichen der vorbestimmten Prüfbelastung des Seilaufzugs (100) genügt, und der gewünschte Kennwert Vermittelt wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativpositionsveränderung As von Aufzugskabine (18) zum Gegengewicht (1 6) durch Korrelation von Messwerten einer optischen Distanzvorrichtung (30a), die einen Abstand s der Aufzugskabine (18) von einem Fixpunkt (58) misst, und einer zweite Distanzmessvorrichtung (30b), die einen Abstand zwischen einem Fixpunkt (58) und dem Gegengewicht (1 6) bzw. einem am Gegengewicht (1 6) angeordneten Beschleunigungssensor (32) bestimmt wird, wobei bevorzugt in einem Postprocessingschritt Messwerte der Bewegung von Aufzugskabine (18) und Gegengewicht (1 6) mittels Kreuzkorrelation zeitlich einander zugeordnet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Fangkraft Ffang mit einer archivierten Fangkraft Ffang_oid aus einer Datenbank verglichen wird, und eine Abweichung der Fangkräfte ermittelt und bewertet wird.
13. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Relativpositionsveränderung As zumindest ein Abstand s zwischen der Aufzugskabine (18) und/oder dem Gegengewicht (1 6) und einem festen Bezugspunkt (58), insbesondere dem Aufzugsschacht-Grubenraum (28) mittels einer optischen Distanzmessvorrichtung (30) bestimmt wird.
14. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Relativpositionsveränderung As zumindest ein Abstand s zwischen der Aufzugskabine (18) und/oder dem Gegengewicht (1 6) und einem festen Bezugspunkt (58), insbesondere dem Aufzugsschacht-Grubenraum (28) mittels einer Distanzmessvorrichtung (30) auf Basis eines Beschleunigungssensors oder einer optischen Kamera bestimmt oder verbessert wird.
15. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Relativpositionsveränderung As zumindest eine Vertikalbeschleunigungskomponente SFK der Aufzugskabine (18) und/oder aGe des Gegengewichts (1 6) durch einen Beschleunigungssensor (32) erfasst und ausgewertet wird.
1 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehbewegung der Aufzugskabine (18) mittels eines Gyrometers (36) oder Beschleunigungssensors (32) erfasst wird, um eine ungleichmäßige Wirkung der Fangvorrichtung (26) zu ermitteln.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Gewichtskraft mFK der Aufzugskabine (18) und/oder Gewichtskraft mGG des Gegengewichts (1 6) zumindest eine Kraftmesseinrichtung (46), bevorzugt zumindest eine oder mehrere Kraftmessdosen vorgesehen sind, die durch Ablassen der Aufzugskabine (18) und/oder des Gegengewichts (16) auf einem Puffer (42, 44) die Gewichtskraft misst.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt eine Lastwaage (50) des Seilaufzugs (100) kalibriert wird, wobei durch steigende Beladung der Aufzugskabine (18) und Aufzeichnung der Gewichtskraft der Aufzugskabine (18) durch die Kraftmesseinrichtung (46) und der Lastwaage (50) eine Kalibrierung der Lastwaage (50) vorgenommen wird.
19. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt durch eine Fahrt der unbe- ladenen Aufzugskabine (18) ein Kennwert einer Betriebsbremse (60) durch Analyse des Verlaufs des Abstands s zwischen Aufzugskabine (18) und Fixpunkt (58) ermittelt wird.
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