WO2016198397A1 - Verfahren und vorrichtung zum detektieren von schäden in einem länglichen seilartigen tragmittel einer aufzuganlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum detektieren von schäden in einem länglichen seilartigen tragmittel einer aufzuganlage Download PDF

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WO2016198397A1
WO2016198397A1 PCT/EP2016/062893 EP2016062893W WO2016198397A1 WO 2016198397 A1 WO2016198397 A1 WO 2016198397A1 EP 2016062893 W EP2016062893 W EP 2016062893W WO 2016198397 A1 WO2016198397 A1 WO 2016198397A1
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coupled
support means
mechanical
damage
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Inventor
Andrea CAMBRUZZI
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/12—Checking, lubricating, or cleaning means for ropes, cables or guides
    • B66B7/1207—Checking means
    • B66B7/1215—Checking means specially adapted for ropes or cables

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for detecting damage in an elongated rope-like suspension means, such as a carrying cable or a carrying strap of an elevator installation.
  • Elevator systems typically have at least one cabin, which can be moved between floors.
  • the cabin is generally moved along a lift shaft by means of a rope-type suspension element.
  • a counterweight may be provided, which is also suspended from the suspension means, wherein drive and deflection rollers are provided such that the counterweight moves in the opposite direction to the car.
  • the support means is typically driven by means of a motor driven pulley or drive shaft.
  • the suspension element is usually attached to or with its ends to fixing devices within the hoistway.
  • the suspension element In the course of operation of the elevator system, the suspension element is repeatedly bent and / or counterbalanced, for example, by repeated deflection on deflection rollers or the traction sheave, and thus subjected to high mechanical loads.
  • damage within the suspension element In order to be able to reliably prevent, for example, tearing or breaking of the suspension element due to such mechanical loads and thus possibly associated crashes of the cabin, damage within the suspension element must be detected in a timely and reliable manner.
  • WO 2014/130029 A1 describes a method for detecting damage in a belt or rope in which at least a part of the belt or rope is exposed to an alternating electrical voltage and an electrical impedance in the part of the belt or rope is measured on the basis of damage states in the belt or rope can be deduced.
  • a method for detecting damage in an elongated cable-like suspension element of an elevator installation which comprises the following steps: First, mechanical waves are coupled into the suspension element. Subsequently, portions of the coupled waves are detected after they have passed through at least parts of the support means.
  • an apparatus for detecting damage in an elongate rope-like suspension means of an elevator installation comprises a vibration generator for coupling mechanical waves in the suspension means, a detector for detecting portions of
  • the device may be configured to carry out a method according to an embodiment of the invention.
  • Elevator system monitored and damage detected in this support means in time.
  • mechanical waves are mechanically coupled to a first region of the suspension element, for example at or near one end of the suspension element, in the suspension element.
  • a vibration generator can be provided which generates mechanical vibrations and couples these directly into the suspension element or indirectly via components connected to the suspension element into the suspension element.
  • the vibration generator for example, a Piezokri stal 1- have actuator, by means of which mechanical vibrations can be generated by applying an electrical AC voltage.
  • the detector can likewise be arranged on the first region of the suspension element. Alternatively, the detector may be on another, be arranged second region of the support means.
  • the detector may, for example, a
  • the detector may have a piezoelectric crystal, which is set in vibration by the incoming mechanical vibrations and thereby generates corresponding alternating electrical voltages and outputs them as detection signals.
  • a signal processor can process the signals from the detector and compare them, for example, with signals which indicate properties of the originally coupled-in waves. Alternatively or additionally, comparisons with earlier measurements, with reference measurements or with calibration measurements can be used to analyze the detection signals. This can ultimately damage the rope-like support means
  • Influences which can cause a change in the acoustic impedance include properties of the medium within which the mechanical waves move, obstacles, transitions to other propagation media and, for example, adjacent objects, surfaces or areas with specific acoustic properties. It has been recognized that properties of mechanical waves propagating within the suspension element can significantly change after passing through the suspension element, in particular even with minor damage within the suspension element. This may possibly be due to the fact that, in contrast to electrical conduction, conduction of mechanical waves in a case of local interruptions within the carrier medium may be associated with very high contact impedances. In other words, even minor cracks or cracks within the rope-like suspension means can cause the coupled and propagating in the support means mechanical waves to the fractures or cracks
  • broken areas of the suspension means behave differently than if such breaks or cracks would not exist.
  • a propagation of the mechanical waves in a longitudinal direction of the elongate support means in the region of such fractures or cracks can be inhibited and it leads to an increased damping and / or to a partial reflection of mechanical waves due to a sudden change in the acoustic impedance in the region of the cracks come.
  • the mechanical waves can be coupled in as longitudinal waves.
  • Such longitudinal mechanical waves are sometimes referred to as P-waves or longitudinal waves.
  • longitudinal waves are sometimes referred to as P-waves or longitudinal waves.
  • Mechanical waves are physical waves in which a
  • Vibration direction coincides with a direction of propagation of the wave, that is, swing in the direction of propagation.
  • longitudinal mechanical waves are particularly well suited to be used within suspension means of an elevator system for the detection of damage.
  • this can be considered to be based on the fact that such longitudinal mechanical waves are as a rule not or at least hardly dispersive.
  • they typically have less interaction with other system components than is the case, for example, with transverse mechanical waves.
  • longitudinal mechanical waves are among other things also particularly well, because such suspension means usually fibers, strands or strands, which absorb the actual mechanical stress, which is to be held by the support means, and which in a surrounding and they protective matrix material are added. Longitudinal mechanical waves can propagate well along the fibers, strands or strands without being attenuated strongly by adjacent matrix material, as would be the case with transverse waves.
  • the mechanical waves are coupled in as ultrasonic waves.
  • Ultrasonic waves have a frequency spectrum which is above the typical human audible frequencies of sound waves, i.
  • Elevator system to people perceived as disturbing noise.
  • the mechanical waves may be coupled at a frequency in the range of 20 kHz to 1 MHz.
  • mechanical waves with frequencies in lower portions of this frequency range that is, for example, at frequencies between 20 kHz and 100 kHz, have such large wavelengths that extends along a typically few 10 m long suspension means only a single wave train or a few wave trains.
  • the wavelength at such frequencies is greater than or equal to the length of the suspension means.
  • Mechanical waves with such large wavelengths or relatively small frequencies can propagate very well along the suspension means.
  • locally induced variances in the acoustic impedance within the suspension element at such low frequencies typically only lead to a relatively small influence on properties of the detected portions of the mechanical waves.
  • the mechanical waves with a frequency in the range of 1 MHz to 100 MHz, preferably 2 to 10 MHz,
  • a wavelength is typically much shorter than a length of the suspension element, and localized variations in acoustic impedance, such as may be caused by local damage within the suspension element, can have a relatively large impact on properties of the detected portions of the coupled mechanical waves to have.
  • other such high-frequency mechanical waves can be
  • reflected portions of the coupled waves are detected after passing through the suspension means.
  • mechanical waves can be coupled into the suspension element at a position or a region of the suspension element and initially move along the suspension element in one direction, before it then at least partially reflects, for example, areas caused by damage with locally greatly increased acoustic impedance and then run in the opposite direction back through the suspension means.
  • An intensity of reflected portions of mechanical waves can thus represent one of the properties on the basis of which the damage in the suspension element can be deduced.
  • a detector can be arranged near the vibration generator. It is also possible to design a single component to operate both as a vibration generator and as a detector.
  • the mechanical waves may be advantageous to couple the mechanical waves as time-limited pulses and delektieren the shares of the coupled waves after passing through the support means depending on their duration by the support means to then due to the determined duration of detected shares of mechanical rest to a position of damage within the suspension means can be reset.
  • the mechanical waves are not coupled continuously, but as time-limited pulses. Pulse durations may be, for example, in the range of 1 ms to 30 s, preferably in the range of 10 ms to 3 s.
  • the duration of such pulses can be determined by ranges the support means are inferred.
  • a time interval between successive pulses should advantageously be chosen such that back-reflected pulses can be clearly assigned.
  • a time interval between successive pulses should be chosen such that even at maximum transit time of the pulses within the suspension means a reflected portion of a pulse reaches the detector before a next pulse is coupled into the suspension means. This can considerably simplify detection and / or assignment of the pulses or retroreflected components.
  • the waves can be coupled both continuously and in the form of time-limited pulses.
  • a vibration generator for coupling mechanical waves into the suspension element and a detector for detecting transmitted portions of such coupled waves may be arranged at or near the opposite ends of the suspension element.
  • the support means may have a strong tensile load on the core and less resilient to train, surrounding the core jacket. In this case, it may be advantageous to couple the mechanical waves predominantly into the core.
  • the core of the suspension element can thus during the operation of the elevator system, the main load, as it by the attached to the suspension means car and / or the
  • the jacket contributes to the holding of this load not or only inferior, but protects the core, for example, against corrosion or surface damage, for example by a traction sheave.
  • the core of the suspension element can be composed of individual fibers, strands or strands.
  • the core may consist of an electrically conductive, for example, metallic material.
  • an electrically non-conductive material such as plastic fibers, glass fibers or Kevlar fibers can be used.
  • the suspension element is at least at one position on one
  • the suspension element is fixed to a fixing device at least at or near one of its ends.
  • the support means is also at or near both of its opposite ends respectively at one
  • the fixing device may, for example, be a component permanently mounted in the elevator system, such as, for example, a spar fixedly mounted in an elevator shaft or a carrier-medium bearing mounted thereon.
  • vibrations generated by a vibration generator are thus not coupled directly into the suspension element. Instead, the vibration generator first transmits its vibrations to a respective fixing device. From the staggered fixing device corresponding waves are then coupled into the suspension element fixed thereto. A coupling of mechanical vibrations into the suspension element effected in this way can be easily realized. In particular, it can be exploited that for a secure fixation of the support means to the fixing device as a rule, all in the suspension means
  • Vibrations can be easily transferred to all major load-bearing and thus to be monitored for damage core components of the suspension element.
  • coupling of the mechanical waves can take place substantially equally distributed over the plurality of fibers, strands or strands.
  • FIG. 1 shows an elevator installation with a device for detecting damage within an elongate cable-like suspension element according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows part of an apparatus for detecting damage within an elongate rope-like suspension means according to an alternative embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows an elevator installation 1, in which a car 5 and a counterweight 7 are accommodated in an elevator shaft 3. Both the car 5 and the counterweight 7 are held by a support means 25.
  • the support means 25 may be for example a belt, a rope or the like.
  • the support means 25 may, as indicated in Fig. 2 partially cut away, have a strong tensile train on core 29 and a core 29 surrounding jacket 31.
  • the core 29 may be composed of a plurality of fibers, strands or strands 33, which consist for example of metal or a plastic, in particular in the form of metal wires, glass fibers, carbon fibers or plastic fibers.
  • the jacket can be made of a plastic material, in particular a polymer, and protect the core, for example against corrosion or mechanical wear.
  • the support means 25 is attached at one end to a fixing device 11, which is attached via struts 21 or the like to a wall 23 of the elevator shaft 3. Coming from the fixing device 11, the suspension element 25 initially extends downwards to a pulley mounted on the counterweight 7 and wraps around it
  • the support means 25 extends down again and is held on the car 5.
  • the support means 25 passes under the car 5 through and then back up and holds in this way the car 5.
  • the support means 25 could also enclose the top of the car 5 provided pulleys and the
  • a course and attachment positions and types of attachment of the support means 25 may be configured in other ways.
  • a device 27 for detecting such damage 45 is provided on the elevator installation 1 according to an embodiment of the invention.
  • the device 27 has a vibration generator 15, a detector 17 and a signal processor 19.
  • the vibration generator 15 may be designed as a U ltrasch a 11- ing w ngun gsgenerator for generating ultrasonic vibrations.
  • the detector 17 may be designed as an ultrasonic detector.
  • the vibration generator 15 is designed to generate mechanical vibrations to couple them in the form of mechanical shafts 39 in the support means 25.
  • the mechanical vibrations are to be coupled as longitudinal waves 39 in the support means 25.
  • the vibration generator 15 has, for example, a piezoelectric element in which a piezoelectric crystal is produced by applying a suitable alternating electrical voltage for generating mechanical
  • Vibrations can be stimulated.
  • a frequency of the generated mechanical oscillations essentially correlates with a frequency of the applied electrical alternating voltage.
  • An amplitude of mechanical vibrations usually correlates with an amplitude of the applied AC voltage.
  • the frequency and the amplitude of the applied AC voltage can be controlled for example by means of a suitable control device, which in the
  • Swi n g ngsgenerator 15 may be integrated or may be provided as a separate control device.
  • the vibration generator 15 in the illustrated example does not contact the suspension element 25 directly.
  • the vibration generator 15 in the illustrated example does not contact the suspension element 25 directly.
  • Vibration generator 15 generated vibrations reliably and evenly on the damage to be monitored components to be transmitted to the suspension element 25.
  • the vibration generator 15 may therefore be advantageous to bring the vibration generator 15 into mechanical contact with the fixing device 11, so that it transmits its mechanical vibrations to this fixing device 11 and couples the mechanical vibrations via these as mechanical waves into the suspension element 25. It can be advantageously exploited that the support means 25 as a rule anyway on the
  • Fixing device 11 is fixed, that all its the core 29 forming fibers, strands or strands 33 are fixedly connected to the fixing device 11.
  • a fixing device 11 vibrated by means of the vibration generator 15 can easily and uniformly transmit the vibrations to the core 29 of the suspension element 25.
  • a mechanical contact resistance in this case may typically be low, so that an efficient coupling of vibrational energy of the
  • Fixing device 11 can be achieved on the support means 25.
  • the detector 17 is provided at the second fixing device 13, on which the opposite end of the support means 25 is fixed. Using the detector 17 can transmitted portions 43 of the coupled at the other end mechanical shafts 39 are detected after passing through the support means 25.
  • Vibration generator 15 it may also be easy and advantageous for the detector 17 to be in contact with the fixing device 13, and thus only indirectly in
  • Both the vibration generator 15 and the detector 17 may be designed to couple mechanical waves with frequencies in the ultrasonic range, that is above 20 kHz, on the one hand into the suspension element 25 and on the other hand by the
  • the device 27 further has a signal processor 19, which is connected in the illustrated example both with the vibration generator 15 and with the detector 17.
  • the signal processor 19 may receive signals from the detector 17 which provide information about characteristics of the detected portions 43 of the mechanical waves traversed by the support means 25, as detected by the detector 17. Such signals are generally transmitted as electrical signals from the detector 17 to the signal processor 19. In principle, it may also be possible to transmit such signals in other ways, for example as optical signals or in the form of wirelessly transmitted radio signals.
  • the signal processor 19 is further connected to the vibration generator 15 to
  • the signal processor 19 can draw conclusions about damages 45 within the suspension means 25.
  • damage 45 which, for example, in the form of cracks or fractures of one or more in the Support means 25 recorded and its resilient core 29 forming fibers, strands or strands 33 may occur, usually accompanied by a change caused by the damage an acoustic impedance within the transport means 25.
  • Such a local change in the acoustic impedance generally results in mechanical waves coupled into the suspension element 25 and then passing through the suspension element 25 propagating differently in the suspension element 25 than would be the case if no damage 45 existed within the suspension element 25 ,
  • a mechanical shaft passing through the suspension element 25 is increasingly reflected and / or damped in the region of a locally greatly changed acoustic impedance, so that ultimately only a fraction of the originally coupled-in mechanical waves that is reduced compared to the damage-free case
  • the damage in the suspension element 25 can be detected in this case, in particular due to a reduced intensity of the signal generated by the detector 17.
  • Signal processor 19 in response to this output a signal indicating, for example, maintenance personnel on the risk of damage in the support means 25.
  • portions 43 transmitted by the support means 25 are detected by mechanical shafts 39 coupled to the support means 25 at one end at the opposite end of the suspension element 25, as shown in FIG shown
  • Embodiment also reflected portions 41 coupled-in waves 39 are detected after passing through the support means 25.
  • the support means 25 In such a reflection-based embodiment, the
  • End of the support means 25 may be arranged.
  • the support means 25 may be arranged.
  • Vibration generator 15 and the detector 17 are in mechanical contact with the fixing device 11.
  • the vibration generator may induce the fixing device 11 by means of vibrations 37 to couple longitudinal mechanical shafts 39 into the suspension element 25 so that they move in a propagation direction along the suspension element 25.
  • both components 15, 17 may be arranged on the other end of the suspension element 25 or on the fixing device 13, to which this end is fastened.
  • both a vibration generator 15 and a detector 17 are provided at both ends of the suspension element 25 or both fixing devices 1 1, 13 and these are operated, for example, alternately.
  • the vibration generator 15 and the detector 17 may also be formed as a single component in the form of a transceiver 35.
  • the signal processor 19 can analyze signals from the detector 17 which it generates due to reflected portions 41 of the originally coupled mechanical waves 39.
  • lead coupled shafts 39 optionally be inferred to a position of such damage 45 within the suspension element 25.
  • the lead coupled shafts 39 optionally be inferred to a position of such damage 45 within the suspension element 25.
  • Signal processor 19 analyze how long coupled waves 39 need to pass through the support means 25 to a point damaged by the damage 45 and to run back to the detector 17 after their reflection. With the aid of such transit time measurements, it is possible to deduce the position of damage 45 at a known propagation velocity within the suspension element 25.
  • a determination of damage or position determination can be carried out more reliably or more accurately if at both ends of the support means 25 both a
  • Vibration generator 15 and a detector 17 are provided so that damage in the support means 25 coming from two sides can be determined by means of there reflected portions 41 of each coupled mechanical waves 39.
  • vibration generators 15 and detectors 17 additionally transmitted nor shares 43 of coupled waves 39 are detected and analyzed to make a damage detection even more reliable.
  • embodiments of the method and apparatus presented herein allow damage 45 to be reliably detected within the support means 25 using mechanical waves coupled at a position and detected at the same position or position. Already minor damage within the suspension means 25 may due to the typically associated with serious changes in the acoustic
  • Impedance can be reliably detected in the damaged area of the support means 25.

Landscapes

  • Lift-Guide Devices, And Elevator Ropes And Cables (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung (27) zum Detektieren von Schäden (45) in einem länglichen seilartigen Tragmittel (25) einer Aufzuganlage (1) vorgeschlagen. Die Vorrichtung (27) weist einen Schwingungsgenerator (15) zum Einkoppein von mechanischen Wellen (39) in das Tragmittel (25), einen Detektor (17) zum Detektieren von Anteilen (41, 43) der eingekoppelten Wellen (39) nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel (25) undeinen Signalprozessor (19) zum Rückschließen auf die Schäden (45) aufgrund von durch Signale des Detektors (17) angegebenen Eigenschaften der detektierten Anteile (41,43) auf. Schäden (45) innerhalb des Tragmittels (25) führen im Allgemeinen zu einer lokalen Änderung einer akustischen Impedanz, welche eine Ausbreitung von mechanischen Wellen durch das Tragmittel (25) beeinflusst. Dadurch gedämpfte oder rückreflektierte Anteile (43, 41) eingekoppelter mechanischer Wellen (39) können zuverlässig detektiert werden und ein Erkennen bereits geringfügiger Schäden (45) ermöglicht werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren von Schaden in einem länglichen seilartigen Tragnilttel einer Aufzuganlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Detektieren von Schäden in einem länglichen seilartigen Tragmittel wie beispielsweise einem Tragseil oder einem Tragriemen einer Aufzuganlage.
Aufzuganlagen weisen typischerweise wenigstens eine Kabine auf, welche zwischen Stockwerken verfahren werden kann. Die Kabine wird dabei im Allgemeinen mithilfe eines seilartigen Tragmittels entlang eines Aufzugschachts bewegt. Gegebenenfalls kann ein Gegengewicht vorgesehen sein, welches ebenfalls an dem Tragmittel aufgehängt ist, wobei Antriebs- und Umlenkrollen derart vorgesehen sind, dass sich das Gegengewicht in entgegengesetzter Richtung zu der Kabine bewegt. Um die Kabine zu verfahren, wird das Tragmittel typischerweise mithilfe einer von einem Motor angetriebenen Treibscheibe oder Treibwelle angetrieben. Um unter anderem eine Belastung der Treibscheibe bzw. - welle zu reduzieren, ist das Tragmittel im Regelfall an bzw. mit seinen Enden an Fixiereinrichtungen innerhalb des Aufzugschachts befestigt.
Im Verlauf des Betriebs der Aufzuganlage wird das Tragmittel beispielsweise durch wiederholtes Umlenken an Umlenkrollen oder der Treibscheibe immer wieder gebogen und/oder gewalkt und somit mechanisch stark belastet. Um beispielsweise ein Reißen oder Brechen des Tragmittels aufgrund solcher mechanischer Belastungen und ein damit gegebenenfalls verbundenes Abstürzen der Kabine zuverlässig verhindern zu können, müssen Schäden innerhalb des Tragmittels rechtzeitig und zuverlässig erkannt werden.
WO 2014/130029 AI beschreibt ein Verfahren zum Erkennen von Schäden in einem Riemen oder Seil, bei dem zumindest ein Teil des Riemens oder Seils einer elektrischen Wechselspannung ausgesetzt wird und eine elektrische Impedanz in dem Teil des Riemens oder Seils gemessen wird, anhand derer auf Schadenszustände in dem Riemen oder Seil rückgeschlossen werden kann.
Es kann unter anderem ein Bedarf an einem alternative Verfahren bzw. einer alternativen Vorrichtung zum Detektieren von Schäden in einem länglichen seilartigen Tragmittel wie einem Riemen oder einem Seil einer Aufzuganlage bestehen.
Insbesondere kann ein Bedarf an einem solchen Verfahren bzw. einer solchen
Vorrichtung bestehen, mittels derer bereits geringfügige Schäden frühzeitig und zuverlässig erkannt werden können. Ferner kann ein Bedarf an einem solchen Verfahren bzw. an einer solchen Vorrichtung bestehen, mithilfe dessen auch Schäden in einem nicht bzw. schlecht elektrisch leitfähigen seilartigen Tragmittel detektiert werden können. Solchen Bedürfnissen kann durch die jeweiligen Gegenstände gemäß einem der
unabhängigen Ansprüche entsprochen werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Detektieren von Schäden in einem länglichen seilartigen Tragmittel einer Aufzuganlage beschrieben, welches die folgenden Schritte aufweist: Zunächst werden mechanischen Wellen in das Tragmittel eingekoppelt. Anschließend werden Anteile der eingekoppelten Wellen detektiert, nachdem diese zumindest Teile des Tragmittels durchlaufen haben.
Abschließend wird auf die eventuell vorhandenen Schäden rückgeschlossen aufgrund von Eigenschaften der detektierten Anteile der eingekoppelten und durch das Tragmittel durchgelaufenen mechanischen Wellen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Detektieren von Schäden in einem länglichen seilartigen Tragmittel einer Aufzuganlage beschrieben. Die Vorrichtung weist einen Schwingungsgenerator zum Einkoppeln von mechanischen Wellen in das Tragmittel, einen Detektor zum Detektieren von Anteilen der
eingekoppelten Wellen nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel sowie einen
Signalprozessor zum Rückschließen auf die Schäden aufgrund von durch Signale des Detektors angegebenen Eigenschaften der detektierten Anteile auf. Die Vorrichtung kann insbesondere dazu ausgestaltet sein, ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auszuführen.
Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Ideen und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
Wie einleitend angemerkt, muss zur Gewährleistung einer Sicherheit einer Aufzuganlage kontinuierlich bzw. in geeigneten Zeitabständen ein Zustand des Tragmittels der
Aufzuganlage überwacht und Schäden in diesem Tragmittel rechtzeitig detektiert werden.
Ein Überwachen einer elektrischen Impedanz bzw. einer elektrischen Leitfähigkeit eines elektrisch leitfähigen Tragmittels wurde prinzipiell als Möglichkeit erkannt, um Schäden in dem Tragmittel zu detektieren. Allerdings kann bezüglich eines solchen auf Messung elektrischer Impedanzänderungen basierten Verfahrens davon ausgegangen werden, dass zumindest geringfügige
mechanische Schäden innerhalb des Tragmittels nicht unter allen Umständen zuverlässig und frühzeitig erkannt werden. Beispielsweise kann davon ausgegangen werden, dass für den Fall, dass einzelne Litzen oder Fasern des Tragmittels durch ein Brechen oder Reißen zwar durchtrennt und damit nicht mehr mechanisch belastbar sind, aber weiterhin in mechanisch aneinander anliegendem Kontakt sind, eine dadurch verursachte Änderung der elektrischen Impedanz allenfalls gering ist. Dies kann daher rühren, dass ein elektrischer Kontaktwiderstand zwischen aneinander anliegenden Bereichen von lokal unterbrochenen Litzen oder Fasern gering ist und somit eine Änderung der gesamten Impedanz entlang des Tragmittels selbst bei Vorliegen von lokal geschädigten Bereichen innerhalb des Tragmittels lediglich gering ist.
Es wird daher vorgeschlagen, Schäden innerhalb des seilartigen Tragmittels mithilfe von in dieses Tragmittel eingekoppelter mechanischer Wellen zu detektieren. Solche mechanischen Wellen können durch geeignetes Einkoppeln mechanischer Schwingungen erzeugt werden. Es kann dabei ermittelt bzw. überwacht werden, wie sich die
mechanischen Wellen innerhalb des Tragmittels ausbreiten und beispielsweise aus einer Art, wie die mechanischen Wellen beim Durchlaufen von Teilbereichen des Tragmittels gedämpft oder reflektiert werden, auf etwaige dort vorhandene Schäden innerhalb des Tragmittels rückgeschlossen werden.
Hierzu werden mechanische Wellen an einem ersten Bereich des Tragmittels, beispielsweise an oder nahe einem Ende des Tragmittels, in das Tragmittel mechanisch eingekoppelt. Zu diesem Zweck kann ein Schwingungsgenerator vorgesehen sein, der mechanische Schwingungen erzeugt und diese direkt in das Tragmittel oder indirekt über mit dem Tragmittel verbundene Komponenten in das Tragmittel einkoppelt. Der Schwingungsgenerator kann beispielsweise einen Piezokri stal 1- Aktuator aufweisen, mittels dessen durch Anlegen einer elektrischen Wechselspannung mechanische Schwingungen erzeugt werden können.
Es wird dann überwacht, wie sich die eingekoppelten Wellen bzw. Anteile dieser eingekoppelten Wellen innerhalb des Tragmittels ausbreiten. Hierzu werden Anteile der eingekoppelten Wellen nach deren Durchlaufen durch zumindest Teile des Tragmittels mithilfe eines Detektors detektiert. Der Detektor kann hierbei ebenfalls an dem ersten Bereich des Tragmittels angeordnet sein. Alternativ kann der Detektor an einem anderen, zweiten Bereich des Tragmittels angeordnet sein. Der Detektor kann beispielsweise eine
Art Mikrophon sein, mithilfe dessen eintreffende mechanische Schwingungen in elektrische Signale umgewandelt werden können. Insbesondere kann der Detektor einen Piezokristall aufweisen, der von den eintreffenden mechanischen Schwingungen in Schwingung versetzt wird und dabei entsprechende elektrische Wechselspannungen erzeugt und diese als Detektionssignale ausgibt.
Anschließend werden Eigenschaften der detektieren Anteile bzw. von Signalen des Detektors, welche diese Eigenschaften angeben, analysiert. Ein Signalprozessor kann hierzu die Signale von dem Detektor verarbeiten und beispielsweise mit Signalen, welche Eigenschaften der ursprünglich eingekoppelten Wellen angeben, vergleichen. Alternativ oder ergänzend können zur Analyse der Detektionssignale auch Vergleiche mit früheren Messungen, mit Referenzmessungen oder mit Kalibriermessungen herangezogen werden. Hieraus kann letztendlich auf Schäden innerhalb des seil artigen Tragmittels
zurückgeschlossen werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann dabei auf die Schäden innerhalb des Tragmittels aufgrund von Veränderungen von Anteilen der eingekoppelten Wellen nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel rückgeschlossen werden, wobei die Veränderungen durch von Schäden bedingten Änderungen einer akustischen Impedanz innerhalb des Tragmittels verursacht sind.
Mit anderen Worten werden als Eigenschaften der detektierten Anteile der
eingekoppelten Wellen nach deren Durchlaufen durch Teile der Tragmittel die akustische Impedanz innerhalb des Tragmittels bzw. damit korrelierende physikalische Größen beobachtet und für den Fall, dass temporäre Änderungen der akustischen Impedanz beobachtet werden, auf ein Vorliegen von Schäden innerhalb des Tragmittels
rückgeschlossen.
Unter einer Impedanz werden in diesem Zusammenhang alle Widerstände
zusammengefasst, die einer Ausbreitung von Schwingungen oder Wellen in einem bestimmten Umfeld entgegenwirken. Einflüsse, welche eine Änderung der akustischen Impedanz bewirken können, sind unter anderem Eigenschaften des Mediums, innerhalb dessen sich die mechanischen Wellen bewegen, Hindernisse, Übergänge zu anderen Ausbreitungsmedien sowie beispielsweise angrenzende Gegenstände, Flächen bzw. Bereiche mit bestimmten akustischen Eigenschaften. Es wurde erkannt, dass sich Eigenschaften von innerhalb des Tragmittels ausbreitenden mechanischen Wellen nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel insbesondere schon bei geringfügigen Schäden innerhalb des Tragmittels signifikant ändern können. Dies kann möglicherweise darauf zurückgeführt werden, dass, im Gegensatz zu elektrischer Leitung, ein Leiten mechanischer Wellen in einem Fall von lokalen Unterbrechungen innerhalb des Trägermediums mit sehr hohen Kontaktimpedanzen verbunden sein kann. Mit anderen Worten können bereits geringfügige Brüche oder Risse innerhalb des seilartigen Tragmittels dazu führen, dass eingekoppelte und sich in dem Tragmittel ausbreitende mechanische Wellen sich an den durch die Brüche bzw. Risse
unterbrochenen Bereichen des Tragmittels anders verhalten, als wenn solche Brüche bzw. Risse nicht existieren würden. Insbesondere kann eine Ausbreitung der mechanischen Wellen in einer Längsrichtung des länglichen Tragmittels im Bereich solcher Brüche oder Risse gehemmt sein und es zu einer verstärkten Dämpfung und/oder zu einer teilweisen Reflexion von mechanischen Wellen aufgrund einer sprunghaft geänderten akustischen Impedanz im Bereich der Brüche bzw. Risse kommen.
Gemäß einer Ausführungsform können die mechanischen Wellen als longitudinale Wellen eingekoppelt werden. Solche longitudinalen mechanischen Wellen werden teilweise auch als P- Wellen oder Längswellen bezeichnet. Bei longitudinalen
mechanischen Wellen handelt es sich um physikalische Wellen, bei denen eine
Schwingungsrichtung mit einer Ausbreitungsrichtung der Welle übereinstimmt, das heißt, die in Ausbreitungsrichtung schwingen.
Es wurde erkannt, dass sich longitudinale mechanische Wellen besonders gut dazu eignen, innerhalb von Tragmitteln einer Aufzuganlage zur Detektion von Schäden herangezogen zu werden. Dies kann einerseits darin begründet gesehen werden, dass solche longitudinalen mechanischen Wellen im Regelfall nicht oder zumindest kaum dispersiv sind. Außerdem weisen sie typischerweise eine geringere Wechselwirkung mit anderen Systemkomponenten auf, als dies bei beispielsweise transversalen mechanischen Wellen der Fall ist.
Für Tragmittel einer Aufzuganlage eignen sich longitudinale mechanische Wellen unter anderem auch deswegen besonders gut, weil solche Tragmittel meist Fasern, Litzen oder Stränge aufweisen, welche die eigentliche mechanische Belastung, welche von dem Tragmittel zu halten ist, aufnehmen und welche in einem sie umgebenden und sie schützenden Matrixmaterial aufgenommen sind. Longitudinale mechanische Wellen können sich gut längs der Fasern, Litzen oder Stränge ausbreiten ohne, wie es bei transversalen Wellen der Fall wäre, stark durch angrenzendes Matrixmaterial gedämpft zu werden.
Gemäß einer Ausführungsform werden die mechanischen Wellen als Ultraschallwellen eingekoppelt. Ultraschallwellen weisen ein Frequenzspektrum auf, welches oberhalb der typischerweise vom Menschen hörbaren Frequenzen von Schallwellen, d.h.
typischerweise oberhalb von 20 kHz, liegt. Durch ein Einkoppeln mechanischer Wellen in Form von Ultraschallwellen kann somit vermieden werden, dass es in der
Aufzuganlage zu von Menschen als störend empfundenen Lärmbelästigungen kommt.
Insbesondere können gemäß einer Ausführungsform die mechanischen Wellen mit einer Frequenz im Bereich von 20 kHz bis 1 MHz eingekoppelt werden. Insbesondere mechanische Wellen mit Frequenzen in unteren Teilbereichen dieses Frequenzbereichs, das heißt beispielsweise mit Frequenzen zwischen 20 kHz und 100 kHz, weisen derart große Wellenlängen au , dass sich entlang eines typischerweise wenige 10 m langen Tragmittels lediglich ein einzelner Wellenzug oder wenige Wellenzüge erstreckt. Mit anderen Worten ist die Wellenlänge bei solchen Frequenzen größer oder in einer gleichen Größenordnung wie die Länge des Tragmittels. Mechanische Wellen mit derart großen Wellenlängen bzw. relativ kleinen Frequenzen können sich entlang des Tragmittels sehr gut ausbreiten. Allerdings führen durch Schäden bedingte lokale Varianzen der akustischen Impedanz innerhalb des Tragmittels bei solchen niedrigen Frequenzen typischerweise nur zu einem relativ geringen Einfluss auf Eigenschaften der detektierten Anteile der mechanischen Wellen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden die mechanischen Wellen mit einer Frequenz im Bereich von 1 MHz bis 100 MHz, vorzugsweise 2 bis 10 MHz,
eingekoppelt. Bei derart hochfrequenten mechanischen Wellen ist eine Wellenlänge typischerweise wesentlich kürzer als eine Länge des Tragmittels und lokal begrenzte Variationen der akustischen Impedanz, wie sie durch lokale Schäden innerhalb des Tragmittels verursacht sein können, können einen verhältnismäßig großen Einfluss auf Eigenschaften der detektierten Anteile der eingekoppelten mechanischen Wellen haben. Allerdings können bei derart hochfrequenten mechanischen Wellen auch andere
Einflüsse, welche nicht durch Schäden innerhalb des Tragmittels verursacht sind, zunehmend relevant werden und eine Detektion von durch Schäden bedingten
Änderungen der Eigenschaften der mechanischen Wellen erschweren. Gemäß einer Ausführungsform werden reflektierte Anteile der eingekoppelten Wellen nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel detektiert. Mit anderen Worten können mechanische Wellen an einer Position bzw. einem Bereich des Tragmittels in das Tragmittel eingekoppelt werden und sich zunächst in einer Richtung längs entlang des Tragmittels bewegen, bevor sie dann beispielsweise an durch Schäden bedingten Bereichen mit lokal stark erhöhter akustischer Impedanz zumindest teilweise reflektiert werden und dann in entgegengesetzter Richtung zurück durch das Tragmittel laufen. Auf diese Weise reflektierte Anteile der eingekoppelten mechanischen Wellen können nachfolgend detektiert werden. Eine Intensität reflektierter Anteile von mechanischen Wellen kann somit eine der Eigenschaften darstellen, aufgrund derer auf die Schäden in dem Tragmittel rückgeschlossen werden kann. Ein Detektor kann dabei nahe dem Schwingungsgenerator angeordnet sein. Es besteht auch die Möglichkeit, ein einzelnes Bauelement dazu auszugestalten, dass es sowohl als Schwingungsgenerator als auch als Detektor arbeiten kann.
Insbesondere bei einer solchen Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, die mechanischen Wellen als zeitlich begrenzte Pulse einzukoppeln und die Anteile der eingekoppelten Wellen nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel abhängig von ihrer Laufzeit durch das Tragmittel zu delektieren, um dann aufgrund der ermittelten Laufzeit von detektierten Anteilen der mechanischen Weilen auf eine Position eines Schadens innerhalb des Tragmittels rücksch ließen zu können. Mit anderen Worten werden bei dieser Ausführungsform die mechanischen Wellen nicht kontinuierlich, sondern als zeitlich begrenzte Pulse eingekoppelt. Pulsdauern können beispielsweise im Bereich von 1ms bis 30s, vorzugsweise im Bereich von 10ms bis 3s, liegen.
Aus einer Kenntnis, wann solche pulsartigen mechanischen Wellen an einer bekannten Position des Tragmittels in das Tragmittel eingekoppelt werden und wann rückreflektierte Anteile dieser mechanischen Wellen von einem ebenfalls an einer vorbekannten Position an dem Tragmittel positionierten Detektor empfangen werden, kann auf die Laufzeit solcher Pulse durch Bereiche des Tragmittels rückgeschlossen werden. Bei
vorausgesetzter Kenntnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit der mechanischen Wellen innerhalb des Tragmittels, das heißt der Schallgeschwindigkeit für solche mechanischen Wellen, kann somit auf eine Position rückgeschlossen werden, an der ein Puls reflektiert wird und an der somit auf einen Schaden innerhalb des Tragmittels rückgeschlossen werden kann. Ein zeitlicher Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Pulsen sollte vorteilhafterweise dabei derart gewählt werden, dass rückreflektierte Pulse eindeutig zugeordnet werden können. Mit anderen Worten sollte ein zeitlicher Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Pulsen derart gewählt sein, dass selbst bei maximaler Laufzeit der Pulse innerhalb des Tragmittels ein rückflektierter Anteil eines Pulses den Detektor erreicht, bevor ein nächster Puls in das Tragmittel eingekoppelt wird. Dies kann eine Detektion und/oder Zuordnung der Pulse bzw. rückreflektierten Anteile erheblich vereinfachen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden transmittierte Anteile der
eingekoppelten Wellen nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel detektiert. Mit anderen Worten kann überwacht werden, wie sich beispielsweise die Intensität oder Amplitude mechanisch eingekoppelter Wellen verändert, nachdem diese entlang des länglichen Tragmittels transmittiert wurden, das heißt beispielsweise von einem Ende des Tragmittels bis zu einem entgegengesetzten Ende des Tragmittels gelaufen sind.
Für den Fall, dass solche transmittierten Anteile eingekoppelter Wellen detektiert werden, können die Wellen sowohl kontinuierlich als auch in Form von zeitlich begrenzten Pulsen eingekoppelt werden. Ein Schwingungsgenerator zum Einkoppeln mechanischer Wellen in das Tragmittel und ein Detektor zum Delektieren von transmittierten Anteilen solcher eingekoppelter Wellen können dabei vorzugsweise an oder nahe den entgegengesetzten Enden des Tragmittels angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Tragmittel einen stark auf Zug belastbaren Kern und einen weniger auf Zug belastbaren, den Kern umgebenden Mantel aufweisen. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, die mechanischen Wellen überwiegend in den Kern einzukoppeln.
Der Kern des Tragmittels kann somit während des Betriebs der Aufzuganlage die Hauptlast, wie sie durch die an dem Tragmittel angehängte Kabine und/oder das
Gegengewicht verursacht wird, halten. Der Mantel trägt zum Halten dieser Last nicht oder nur untergeordnet bei, schützt aber den Kern beispielsweise gegen Korrosion oder oberflächliche Beschädigungen beispielsweise durch eine Treibscheibe.
Es erscheint vorteilhaft, die mechanischen Schwingungen hauptsächlich in den Kern des Tragmittels einzukoppeln, wo sie sich aufgrund der mechanischen Eigenschaften der für diesen Kern typischerweise verwendeten Materialien und/oder aufgrund der Tatsache, dass der Kern des Tragmittels im Betrieb der Aufzuganiage unter starker mechanischer
Zugspannung steht, gut ausbreiten können. Der Kern des Tragmittels kann dabei aus einzelnen Fasern, Litzen oder Strängen zusammengesetzt sein, Insbesondere kann der Kern aus einem elektrisch leitfähigen, beispielsweise metallischen Material bestehen. Im Gegensatz zu Verfahren, bei denen eine Integrität des Tragmittels durch eine Messung elektrischer Impedanzen detektiert wird, kann bei dem hier vorgestellten Verfahren für den Kern jedoch auch ein elektrisch nicht leitfähiges Material wie beispielsweise Kunststofffasern, Glasfasern oder Kevlarfasern eingesetzt werden.
Gemäß einer Aus führungs form ist das Tragmittel zumindest an einer Position an einer
Fixiereinrichtung fixiert und die mechanischen Wellen werden über die Fixiereinrichtung in das Tragmittel eingekoppelt. Typischerweise ist dabei das Tragmittel zumindest an oder nahe einem seiner Enden an einer Fixiereinrichtung fixiert. Oft ist das Tragmittel auch an bzw. nahe beider seiner entgegengesetzten Enden jeweils an einer
Fixiereinrichtung fixiert. Die Fixiereinrichtung kann beispielsweise eine fest in der Aufzuganiage montierte Komponente wie beispielsweise ein in einem Aufzugschacht fest montierter Holm oder ein daran montiertes Tragmittellager sein.
Bei dieser Ausgestaltung werden beispielsweise von einem Schwingungsgenerator erzeugte Schwingungen somit nicht direkt in das Tragmittel eingekoppelt. Stattdessen überträgt der Schwingungsgenerator seine Schwingungen zunächst auf eine jeweilige Fixiereinrichtung. Von der in Schwingung versetzten Fixiereinrichtung werden dann entsprechende Wellen in das daran fixierte Tragmittel eingekoppelt. Ein auf diese Weise bewirktes Einkoppeln von mechanischen Schwingungen in das Tragmittel kann einfach realisiert werden. Insbesondere kann ausgenutzt werden, dass für eine sichere Fixierung des Tragmittels an der Fixiereinrichtung im Regelfall alle in dem Tragmittel
vorgesehenen tragenden Komponenten, das heißt beispielsweise alle darin vorgesehenen Fasern, Litzen oder Stränge, fest mit der Fixiereinrichtung verbunden sind. Dadurch kann erreicht werden, dass von einem Schwingungsgenerator erzeugte mechanische
Schwingungen in einfacher Weise auf alle hauptsächlich tragenden und somit bezüglich Schäden zu überwachenden Kernbestandteile des Tragmittels übertragen werden können. In diesem Fall kann es insbesondere genügen, einen einzelnen Schwingungsgenerator vorzusehen, um mechanische Wellen in eine Mehrzahl von in dem Tragmittel integrierten Fasern, Litzen oder Stränge einzukoppeln. Eine Einkopplung der mechanischen Wellen kann dabei im Wesentlichen gleich verteilt über die Mehrzahl von Fasern, Litzen oder Stränge erfolgen. Es wird daraufhingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile von
Ausfiihrungsformen der Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren und teilweise mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass die einzelnen Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, modifiziert oder ausgetauscht werden können und dass insbesondere für das Verfahren beschriebene Merkmale analog auf die Vorrichtung, und umgekehrt,
übertragen werden können, um zu weiteren Ausfiihrungsformen der Erfindung zu gelangen.
Nachfolgend wird eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die
Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
Fig. 1 zeigt eine Aufzuganlage mit einer Vorrichtung zum Detektieren von Schäden innerhalb eines länglichen seilartigen Tragmittels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen Teil einer Vorrichtung zum Detektieren von Schäden innerhalb eines länglichen seilartigen Tragmittels gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche
Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
Fig. 1 zeigt eine Aufzuganlage 1 , bei der in einem Aufzugschacht 3 eine Kabine 5 und ein Gegengewicht 7 aufgenommen sind. Sowohl die Kabine 5 als auch das Gegengewicht 7 werden von einem Tragmittel 25 gehalten.
Das Tragmittel 25 kann beispielsweise ein Riemen, ein Seil oder Ähnliches sein. Das Tragmittel 25 kann, wie in Fig. 2 teilweise weggeschnitten angedeutet, einen auf Zug stark belastbaren Kern 29 und einen den Kern 29 umgebenden Mantel 31 aufweisen. Der Kern 29 kann aus mehreren Fasern, Litzen oder Strängen 33 zusammengesetzt sein, welche beispielsweise aus Metall oder einem Kunststoff bestehen, insbesondere in Form von Metalldrähten, Glasfasern, Kohlefasern oder Kunststofffasern. Der Mantel kann aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem Polymer, bestehen und den Kern beispielsweise gegen Korrosion oder mechanischen Verschleiß schützen. Das Tragmittel 25 ist mit einem Ende an einer Fixiereinrichtung 11 befestigt, welche über Streben 21 oder Ähnliches an einer Wand 23 des Aufzugschachts 3 befestigt ist. Von der Fixiereinrichtung 11 kommend verläuft das Tragmittel 25 zunächst nach unten hin zu einer an dem Gegengewicht 7 befestigten Umlenkrolle und umschlingt diese
Umlenkrolle. Anschließend läuft das Tragmittel 25 wieder nach oben hin zu einer
Treibscheibe 9 eines Antriebs und umschlingt auch diese Treibscheibe 9. Danach verläuft das Tragmittel 25 erneut nach unten und ist an der Kabine 5 gehalten. Im dargestellten Beispiel verläuft das Tragmittel 25 unter der Kabine 5 hindurch und anschließend wieder nach oben und hält auf diese Weise die Kabine 5. Alternativ könnte das Tragmittel 25 jedoch auch oben an der Kabine 5 vorgesehene Umlenkrollen umschließen und die
Kabine 5 auf diese Weise halten. Zuletzt ist ein entgegengesetztes Ende des Tragmittels 25 an einer weiteren Fixiereinrichtung 13 befestigt, wobei die Fixiereinrichtung 13 wiederum um Streben 21 oder Ähnliches an der Wand 23 des Aufzugschachts 3 befestigt ist.
Ein Verlauf und Befestigungspositionen und Befestigungsarten des Tragmittels 25 können auch in anderer Art und Weise ausgestaltet sein.
Um eine Integrität des Tragmittels 25 überwachen zu können und Schäden 45 in dem Tragmittel 25 frühzeitig und zuverlässig detektieren zu können, ist an der Aufzuganlage 1 eine Vorrichtung 27 zum Detektieren solcher Schäden 45 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen. Die Vorrichtung 27 weist einen Schwingungsgenerator 15, einen Detektor 17 sowie einen Signalprozessor 19 auf. Der Schwingungsgenerator 15 kann als U ltrasch a 11- Sch w i ngun gsgenerator zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen ausgelegt sein. Dementsprechend kann auch der Detektor 17 als Ultraschall-Detektor ausgelegt sein.
Der Schwingungsgenerator 15 ist dazu ausgelegt, mechanische Schwingungen zu erzeugen, um sie in Form mechanischer Wellen 39 in das Tragmittel 25 einzukoppeln. Vorteilhaft sollen die mechanischen Schwingungen als longitudinale Wellen 39 in das Tragmittel 25 eingekoppelt werden. Der Schwingungsgenerator 15 verfügt hierzu beispielsweise über ein Piezoelement, in dem ein Piezokristall durch Anlegen einer geeigneten elektrischen Wechselspannung zum Erzeugen von mechanischen
Schwingungen angeregt werden kann. Eine Frequenz der erzeugten mechanischen Schwingungen korreliert dabei im Wesentlichen mit einer Frequenz der angelegten elektrischen Wechselspannung. Eine Amplitude der mechanischen Schwingungen korreliert im Regelfall mit einer Amplitude der angelegten Wechselspannung. Die Frequenz und die Amplitude der angelegten Wechselspannung kann beispielsweise mithilfe eines geeigneten Steuergeräts gesteuert werden, welches in dem
Schwi n gu n gsgenerator 15 integriert sein kann oder als separates Steuergerät bereitgestellt sein kann.
Um die von dem Schwingungsgenerator 15 erzeugten Schwingungen möglichst effizient und vorteilhaft in das Tragmittel 25 einzukoppeln, kontaktiert der Schwingungsgenerator 15 im dargestellten Beispiel das Tragmittel 25 nicht direkt. Zwar wäre prinzipiell auch ein solches direktes mechanisches Kontaktieren des Schwingungsgenerators 15 an dem Tragmittel 25 möglich, es könnte dabei jedoch schwierig sein, die von dem
Schwingungsgenerator 15 erzeugten Schwingungen zuverlässig und gleichmäßig auf die auf Schäden hin zu überwachenden Bestandteile des Tragmittels 25 zu übertragen.
Insbesondere, da moderne Tragmittel 25 meist in Form von Seilen oder Riemen vorgesehen werden, bei denen mehrere Fasern, Litzen oder Stränge 33 als Kern 29 in einem Mantel 31 aufgenommen sind bzw. in einem Matrixmaterial eingebettet sind, kann es schwierig sein, einen Schwingungsgenerator 15 derart direkt an dem Tragmittel angreifen zu lassen, das seine Schwingungen vornehmlich auf die im Inneren des Tragmittels 15 aufgenommenen und den auf Zug stark belastbaren Kern 25 bildenden Fasern, Litzen oder Stränge 33 übertragen werden.
Es kann daher vorteilhaft sein, den Schwingungsgenerator 15 in mechanischen Kontakt mit der Fixiereinrichtung 11 zu bringen, so dass er seine mechanischen Schwingungen auf diese Fixiereinrichtung 1 1 überträgt und die mechanischen Schwingungen über diese als mechanische Wellen in das Tragmittel 25 einkoppelt. Dabei kann vorteilhaft ausgenutzt werden, dass das Tragmittel 25 im Regelfall ohnehin derart an der
Fixiereinrichtung 11 fixiert ist, dass alle seine den tragenden Kern 29 bildenden Fasern, Litzen oder Stränge 33 fest mit der Fixiereinrichtung 11 verbunden sind. Eine mithilfe des Schwingungsgenerators 15 in Schwingungen versetzte Fixiereinrichtung 11 kann somit die Schwingungen einfach und gleichmäßig auf den Kern 29 des Tragmittels 25 übertragen. Ein mechanischer Kontaktwiderstand kann in diesem Fall typischerweise gering sein, so dass eine effiziente Einkopplung von Schwingungsenergie von der
Fixiereinrichtung 11 auf das Tragmittel 25 erreicht werden kann.
An der zweiten Fixiereinrichtung 13, an der das gegenüberliegende Ende des Tragmittels 25 fixiert ist, ist der Detektor 17 vorgesehen. Mithilfe des Detektors 17 können transmittierte Anteile 43 der am anderen Ende eingekoppelten mechanischen Wellen 39 nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel 25 detektiert werden.
Ähnlich wie bei dem zum Einkoppeln der mechanischen Wellen vorgesehenen
Schwingungsgenerator 15 kann es auch für den Detektor 17 einfach und vorteilhaft sein, in Kontakt mit der Fixiereinrichtung 13 zu stehen, und somit nur indirekt in
mechanischem Kontakt mit dem Tragmittel 25 zu sein. Alternativ kann zwar auch hier vorgesehen sein, den Detektor 17 direkt in mechanischen Kontakt mit dem Tragmittel 25 zu bringen. Allerdings können hier ähnliche Probleme auftreten wie beim Einkoppeln der mechanischen Wellen, das heißt es kann schwierig sein, die sich im Inneren und insbesondere im Kern 29 des Tragmittels 25 bewegenden mechanischen Weilen außen bzw. an den Stirnflächen des Tragmittels 25 effizient auszukoppeln und zu detektieren.
Sowohl der Schwingungsgenerator 15 als auch der Detektor 17 können dazu ausgelegt sein, mechanische Wellen mit Frequenzen im Ultraschallbereich, das heißt oberhalb von 20 kHz, einerseits in das Tragmittel 25 einzukoppeln und andererseits durch das
Tragmittel 25 hindurchgelaufene Anteile dieser mechanischen Wellen letztendlich zu detektieren.
Die Vorrichtung 27 verfügt ferner über einen Signalprozessor 19, der im dargestellten Beispiel sowohl mit dem Schwingungsgenerator 15 als auch mit dem Detektor 17 verbunden ist. Insbesondere kann der Signalprozessor 19 Signale von dem Detektor 17 empfangen, die ihm Informationen über Eigenschaften der von dem Detektor 17 detektierten Anteile 43 der durch das Tragmittel 25 durchgelaufenen mechanischen Wellen bereitstellen. Solche Signale werden im Allgemeinen als elektrische Signale von dem Detektor 17 an den Signalprozessor 19 übermittelt. Prinzipiell kann es auch möglich sein, solche Signale in anderer Weise zu übermitteln, beispielsweise als optische Signale oder in Form von drahtlos übermittelten Funksignalen. Im dargestellten Beispiel ist der Signalprozessor 19 ferner mit dem Schwingungsgenerator 15 verbunden, um
Informationen über die von dem Schwingungsgenerator 15 in das Tragmittel 25 eingekoppelten mechanischen Schwingungen zu erhalten.
Indem der Signalprozessor 19 kontinuierlich oder in regelmäßigen Zeitabständen die Signale von dem Detektor 17 empfängt und analysiert, können von ihm Rückschlüsse auf Schäden 45 innerhalb des Tragmittels 25 gezogen werden. Solche Schäden 45, welche beispielsweise in Form von Rissen oder Brüchen einzelner oder mehrerer in dem Tragmittel 25 aufgenommener und dessen belastbaren Kern 29 bildender Fasern, Litzen oder Stränge 33 auftreten können, gehen meist mit einer durch die Schäden bedingten Änderung einer akustischen Impedanz innerhalb des Transportmittels 25 einher. Eine solche lokale Änderung der akustischen Impedanz führt im Allgemeinen dazu, dass in das Tragmittel 25 eingekoppelte und das Tragmittel 25 dann durchlaufende mechanische Wellen sich in dem Tragmittel 25 anders ausbreiten, als dies der Fall wäre, wenn kein Schaden 45 innerhalb des Tragmittels 25 existieren würde.
Beispielsweise wird eine das Tragmittel 25 durchlaufende mechanische Welle im Bereich einer lokal stark veränderten akustischen Impedanz vermehrt reflektiert und/oder gedämpft, so dass letztendlich nur ein im Vergleich zum schadensfreien Fall verringerter Anteil der ursprünglich eingekoppelten mechanischen Wellen bis hin zu dem
entgegengesetzten Ende des Tragmittels 25 und dort zu dem Detektor 17 gelangt. Der Schaden in dem Tragmittel 25 kann in diesem Fall insbesondere aufgrund einer verminderten Intensität des vom Detektor 17 erzeugten Signals erkannt werden.
Prinzipiell ist auch vorstellbar, dass aufgrund von Schäden 45 in dem Tragmittel 25 auch andere Eigenschaften durchlaufender mechanischer Schwingungen wie beispielsweise deren Frequenz, Amplitude oder Phase verändert werden. Alle Veränderungen von Anteilen der eingekoppelten Wellen nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel 25 und ihrer Detektion durch den Detektor 17 können von dem Signalprozessor 19 als Indiz dafür herangezogen werden, dass Schäden 45 in dem Tragmittel 25 aufgetreten sind. Um die Veränderungen zu erkennen, kann der Signalprozessor 19 beispielsweise aktuell von dem Detektor 17 empfangene Signale mit vorangehend empfangenen Signalen oder mit zuvor abgespeicherten Referenzwerten vergleichen. Gegebenenfalls kann der
Signalprozessor 19 in Reaktion hierauf ein Signal ausgeben, welches beispielsweise Wartungspersonal auf die Gefahr eines vorliegenden Schadens in dem Tragmittel 25 hinweist.
Alternativ zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 27, bei der durch das Tragmittel 25 transmittierte Anteile 43 von an einem Ende in das Tragmittel 25 eingekoppelten mechanischen Wellen 39 am entgegengesetzten Ende des Tragmittels 25 detektiert werden, können bei der in Figur 2 ausschnittsweise dargestellten
Ausführungsform auch reflektierte Anteile 41 eingekoppelter Wellen 39 nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel 25 detektiert werden. Bei einer solchen auf Reflexion beruhenden Ausführungsform können der
Schwingungsgenerator 15 und der Detektor 17 beide an oder in der Nähe des gleichen
Endes des Tragmittels 25 angeordnet sein. Beispielsweise können der
Schwingungsgenerator 15 und der Detektor 17 in mechanischem Kontakt mit der Fixiereinrichtung 11 stehen. Der Schwingungsgenerator kann die Fixiereinrichtung 11 mithilfe von Schwingungen 37 dazu anregen, longitudinale mechanische Wellen 39 in das Tragmittel 25 einzukoppeln, sodass diese sich in einer Ausbreitungsrichtung entlang des Tragmittels 25 bewegen. Alternativ oder ergänzend können beide Komponenten 15, 17 an dem anderen Ende des Tragmittels 25 oder an der Fixiereinrichtung 13, an der dieses Ende befestigt ist, angeordnet sein. Es sind auch Ausführungsformen vorstellbar, bei denen an beiden Enden des Tragmittels 25 bzw. beiden Fixiereinrichtungen 1 1, 13 jeweils sowohl ein Schwingungsgenerator 15 als auch ein Detektor 17 vorgesehen sind und diese beispielsweise abwechselnd betrieben werden. Der Schwingungsgenerator 15 und der Detektor 17 können auch als einzelnes Bauelement in Form eines Transceivers 35 ausgebildet sein.
Bei der auf Messung von reflektierten Anteilen 41 der eingekoppelten Wellen basierenden Ausführungsform kann der Signalprozessor 19 Signale von dem Detektor 17 analysieren, die dieser aufgrund von rückflektierten Anteilen 41 der ursprünglich eingekoppelten mechanischen Wellen 39 generiert.
In diesem Fall kann zusätzlich zu der Information, dass in dem Tragmittel 25 eventuell
Schäden 45 aufgetreten sind, welche zu einer Rückreflexion von Anteilen 41
eingekoppelter Wellen 39 führen, gegebenenfalls auch auf eine Position solcher Schäden 45 innerhalb des Tragmittels 25 rückgeschlossen werden. Hierzu kann der
Signalprozessor 19 beispielsweise analysieren, wie lange eingekoppelte Wellen 39 benötigen, um durch das Tragmittel 25 bis zu einer durch den Schaden 45 geschädigten Stelle zu gelangen und nach ihrer Reflexion wieder zurück zu dem Detektor 17 zu laufen. Mithilfe solcher Laufzeitmessungen kann bei bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit innerhalb des Tragmittels 25 auf die Position von Schäden 45 geschlossen werden.
Eine Schadensbestimmung bzw. Positionsbestimmung kann noch zuverlässiger bzw. genauer durchgeführt werden, wenn an beiden Enden des Tragmittels 25 sowohl ein
Schwingungsgenerator 15 als auch ein Detektor 17 vorgesehen sind, so dass Schäden in dem Tragmittel 25 von zwei Seiten aus kommend mithilfe von dort reflektierten Anteilen 41 jeweils eingekoppelter mechanischer Wellen 39 ermittelt werden können. Gegebenenfalls können mithilfe von an entgegensetzten Enden des Tragmittels 25 angeordneten Schwingungsgeneratoren 15 und Detektoren 17 ergänzend auch noch transmittierte Anteile 43 eingekoppelter Wellen 39 detektiert und analysiert werden, um eine Schadensdetektion noch zuverlässiger zu gestalten.
Zusammenfassend erlauben Ausführungsformen des hierin vorgestellten Verfahrens bzw. der hierin vorgestellten Vorrichtung 27, Schäden 45 innerhalb des Tragmittels 25 unter Verwendung an einer Position eingekoppelter und an der gleichen Position oder einer anderen Position detektierter mechanischer Wellen zuverlässig zu erkennen. Bereits geringfügige Schädigungen innerhalb des Tragmittels 25 können aufgrund der typischerweise damit einhergehenden gravierenden Änderungen der akustischen
Impedanz in dem geschädigten Bereich des Tragmittels 25 zuverlässig erkannt werden.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend",„umfassend", etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausfuhrungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Detektieren von Schäden (45) in einem länglichen seii artigen Tragmittel (25) einer Aufzuganlage (1), wobei das Verfahren aufweist:
Einkoppeln von mechanischen Wellen (39) in das Tragmittel (25);
Detektieren von Anteilen (41, 43) der eingekoppelten Wellen (39) nach deren
Durchlaufen durch das Tragmittel (25);
Rückschließen auf die Schäden (45) aufgrund von Eigenschaften der detektierten Anteile (41, 43).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei auf die Schäden (45) aufgrund von Veränderungen von Anteilen (41, 43) der eingekoppelten Wellen (39) nach deren
Durchlaufen durch das Tragmittel (25), welche durch von den Schäden (45) bedingten Änderungen einer akustischen Impedanz innerhalb des Tragmittels (25) verursacht sind, rückgeschlossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mechanischen Wellen als longitudinale Wellen eingekoppelt werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
mechanischen Wellen als Ultraschallwellen eingekoppelt werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
mechanischen Wellen mit einer Frequenz im Bereich von 20 kHz bis 1 MHz eingekoppelt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mechanischen Wellen mit einer Frequenz im Bereich von 1 MHz bis 100 MHz eingekoppelt werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei reflektierte Anteile (41) der eingekoppelten Wellen (39) nach deren Durchlaufen durch das
Tragmittel (25) detektiert werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
mechanischen Wellen als zeitlich begrenzte Pulse eingekoppelt werden und die Anteile der eingekoppelten Weilen (39) nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel (25) abhängig von ihrer Laufzeit durch das Tragmittel (25) detektiert werden und aufgrund der Laufzeit von detektierten Anteilen (41) auf eine Position eines Schadens (45) innerhalb des Tragmittels (25) rückgeschlossen wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei transmittierte Anteile (43) der eingekoppelten Wellen (39) nach deren Durchlaufen durch das
Tragmittel (25) detektiert werden.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Tragmittel (25) einen stark auf Zug belastbaren Kern (29) und einen wenig auf Zug belastbaren, den Kern (29) umgebenden Mantel (31) aufweist und wobei die mechanischen Wellen (39) überwiegend in den Kern (29) eingekoppelt werden.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Tragmittel (25) zumindest an einer Position an einer Fixiereinrichtung (11, 13) fixiert ist und wobei die mechanischen Wellen (39) über die Fixiereinrichtung (11, 13) in das Tragmittel (25) eingekoppelt werden.
12. Vorrichtung (27) zum Detektieren von Schäden (45) in einem länglichen seilartigen Tragmittel (25) einer Aufzuganlage (1), wobei die Vorrichtung (27) aufweist: einen Schwingungsgenerator (15) zum Einkoppe i von mechanischen Wellen (39) in das
Tragmittel (25);
einen Detektor (17) zum Detektieren von Anteilen (41, 43) der eingekoppelten Wellen (39) nach deren Durchlaufen durch das Tragmittel (25);
einen Signalprozessor (19) zum Rücksch ließen auf die Schäden (45) aufgrund von durch Signale des Detektors (17) angegebenen Eigenschaften der detektierten Anteile (41, 43).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung (27) dazu ausgestaltet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Schwingungsgenerator (15) ein Ultraschall-Schwingungsgenerator ist, und/oder wobei der Detektor (17) ein Ultraschall-Detektor ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der
Schwingungsgenerator (15) und der Detektor (17) an entgegengesetzten Enden des Tragmittels (25) angeordnet sind und zum Einkoppeln und Detektieren von durch das Tragmittel (25) transmittierend durchgelaufenen Anteilen (43) mechanischer Wellen angepasst sind; und/oder
wobei der Schwingungsgenerator (15) und der Detektor ( 17) an einem gemeinsamen Ende des Tragmittels (25) angeordnet sind und zum Einkoppeln und Detektieren von innerhalb des Tragmittels (25) reflektierter Anteile (41) mechanischer Wellen angepasst sind.
PCT/EP2016/062893 2015-06-12 2016-06-07 Verfahren und vorrichtung zum detektieren von schäden in einem länglichen seilartigen tragmittel einer aufzuganlage Ceased WO2016198397A1 (de)

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EP15171885.5 2015-06-12
EP15171885 2015-06-12

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009024452A1 (de) * 2007-08-17 2009-02-26 Inventio Ag Aufzugsystem mit tragmittelzustanderfassungseinrichtung und verfahren zum erfassen eines zustandes eines tragmittels

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