Verfahren und Einrichtung zum Prüfen eines langgestreckten Tragmittels für Aufzüge sowie ein solches Tragmittel

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Prüfen von sich im Be- triebseinsatz ändernden physikalischen Eigenschaften von in einer Kunststoffmatrix einge- betteten Zugträgem eines langgestreckten Tragmittels für einen Personen- oder Lastenauf- zug. Außerdem betrifft die Erfindung ein hierfür geeignetes Tragmittel.

Ein typisches Anwendungsgebiet für solche langgestreckten Tragmittel sind unter anderem Aufzüge für Personen oder andere Lasten. Hierbei unterliegen die Tragmittel besonders strengen Regeln in Bezug auf ihre Zugfestigkeit, die sich im Laufe eines längeren Be- triebseinsatzes unter Zug- und Biegebeanspruchungen infolge von Verschleiß und Ermü- dungserscheinungen stetig verringert. Wenn die vorgeschriebenen Prüfungen ergeben, dass das Tragmittel den Anforderungen der gesetzlichen Vorschriften nicht mehr genügt, dann muss es ersetzt werden. Diesen Zeitpunkt nennt man Ab legereife.

Bei reinen Stahlseilen kann im einfachsten Fall zu Beispiel durch optische Erkennung von Litzenbrüchen und einer Durchmesserreduktion infolge Abriebverschleisses auf die aktuel- le Zugfestigkeit geschlossen werden. Bei neueren Generationen von Tragmitteln, bei denen die Stahlseile oder Zugträger aus einem anderen Material in eine Kunststoffmatrix einge- bettet sind, ist eine Beurteilung der aktuellen Zugfestigkeit mit den oben beschriebenen rein optischen Verfahren nicht mehr möglich. Hier nutzt man eine Kombination von opti- sehen, messtechnischen und statistischen Methoden. Die optische Untersuchung be- schränkt sich auf die Beurteilung der rein äußerlichen Integrität des Tragmittels. Dauerver suche und daraus abgeleitete statistische Nachweise lassen ebenfalls zumindest annähe- rungsweise Schlüsse auf die aktuelle Zugfestigkeit der so überwachten Tragmittel zu, sie stellen jedoch keine tatsächliche Prüfung dar und führen in der Regel nur zu einer vorge- gebenen beziehungsweise festgeschriebenen zeitlichen Begrenzung der Nutzungsdauer, ohne Berücksichtigung der tatsächlichen aktuellen Zugfestigkeit.

Als messtechnische Methoden zur Feststellung der aktuellen Zugfestigkeit der in eine Kunststoffmatrix eingebetteten metallischen Tragmittel sind beispielsweise Messungen des elektrischen Widerstandes oder der magnetischen Eigenschaften der Tragelemente be- kannt. Eine Querschnittsänderung des Tragmittels infolge von innerer Reibung oder von Litzenbrüchen verändert den elektrischen Widerstand des Tragmittels, welches als Indika tor für die aktuelle Zugfestigkeit und gegebenenfalls die erreichte Ablegereife herangezo- gen werden kann (US 7 123 030 Cl; US 7 409 870 Bl; US 9 423 369 B2). Querschnitts- änderungen und Litzenbrüche wirken sich außerdem störend auf das bei neuen Tragmitteln noch homogene Magnetfeld magnetisierter Tragmittel aus, welches mit geeigneten Sen- soreinrichtungen ebenfalls detektiert und als Indikator für die aktuelle Zugfestigkeit ver wendet werden kann (EP 0 845 672 Bl).

Bei den beschriebenen messtechnischen Methoden sind verhältnismäßig aufwendige Ein richtungen zum Anlegen elektrischer Spannungen beziehungsweise zum Aufmagnetisieren der Tragmittel erforderlich. Zudem muss das zu vermessende Tragmittel für den Messvor gang außer Betrieb genommen werden, so dass auch der Betrieb der zugeordneten Einrich tung oder Anlage unterbrochen werden muss.

Weiter ist es möglich, anhand einer betriebsbedingten Längenzunahme eines gattungsge- mäßen Tragmittels auf dessen mechanischen Zustand sowie insbesondere auf dessen Zug festigkeit zu schließen. Zur Ermittlung einer solchen Längenänderung können Markierun gen oder Einbauten mit vorbestimmten Abständen an der Oberfläche oder innerhalb des Tragmittels angeordnet sein. Als sogenannte Einbauten gelten dabei neben diskreten Ein satzbauteilen auch Transponder oder Magnetisierungen, deren Abstände zueinander bei einer betriebsbedingten Nutzung des Tragmittels auf die Dauer größer werden. Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren und eine Prüfeinrichtung zu schaffen, die es erlauben, die aktuelle Zugfestigkeit von langes- treckten Tragmitteln und insbesondere von deren Zugträgem mit geringem technischen Aufwand sowie ohne die Notwendigkeit von Betriebsunterbrechungen zu prüfen. Außer- dem sollte ein für Personen- und Lastaufzüge nutzbares langgestrecktes Tragmittel vorge- stellt werden, welches für die Anwendung des Prüfverfahrens in der Prüfvorrichtung ge eignet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Verfahrensanspruches 1, aus dem Einrichtungsanspruch 3 sowie aus dem unabhängigen Produktanspruch 4. Vor teilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils zugeord neten abhängigen Ansprüchen definiert.

Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass neben den vome beschriebenen Verände- rungen physikalischer Eigenschaften der Zugträger auch der Verschleiß des die Zugträger umgebenden Kunststoffmatrixmaterials indirekt Auskunft darüber geben kann, welche Zugbelastungseigenschaften das Tragmittel insgesamt hat, vor allem aber dessen Zugmittel nach einer gewissen Betriebsdauer haben. Demnach betrifft die Erfindung zunächst ein Verfahren zum Prüfen von sich im Be triebseinsatz ändernden physikalischen Eigenschaften von in einer Kunststoffmatrix einge betteten Zugträgem eines langgestreckten Tragmittels.

Zur Lösung der verfahrensbezogenen Aufgabe ist vorgesehen, dass der Zustand von am Tragmittel angebrachten oder ausgebildeten oder in diesem angeordneten Verschleiß mar- kierungen erfasst wird, und dass aus den ermittelten Daten auf eine entsprechende nachtei lige Änderungen der Zugfestigkeit des Tragmittels sowie insbesondere seiner Zugträger geschlossen wird. Es hat sich gezeigt, dass Verändemngen an der die Zugträger umgebenden Kunststoff matrix mit verhältnismäßig einfachen technischen Mitteln sowie unter Verwendung markt- üblicher Einrichtungen erfasst und ausgewertet werden können, sofern an oder in dem Ma terial der Kunststoffmatrix Verschleiß markierungen angeordnet oder ausgebildet sind. Nach dem messtechnischen oder vorzugsweise optischen Erfassen dieser Verschleiß mar kierungen kann dann in einem nächsten Verfahrensschritt aus den gemessenen Verände- rungen auf eine damit korrelierende Abnahme der Zugfestigkeit der Zugmittel des Trag mittels geschlossen werden.

Gemäß der Erfindung ist demnach vorgesehen, dass am Tragmittel angebrachte oder aus gebildete oder in diesem angeordnete, von außen detektierbarer Verschleiß markierungen vorzugsweise optisch erfasst und deren betriebsbedingte Veränderungen bestimmt werden. Aus diesen Veränderungen wird auf eine damit korrelierende Änderung der Zugfestigkeit der Zugträger und damit des gesamten Tragmittels geschlossen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, dass die Ermittlung des aktuellen Ver- schleißzustandes der Verschleiß markierungen permanent erfolgt, also während des Betrie bes des Tragmittels bei stehendem oder bewegtem Tragmittel, oder dass die Ermittlung des jeweiligen aktuellen Verschleißzustandes in zeitlichen Abständen außerhalb der Betriebs zeiten erfolgt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, aufweisend Mittel zum Erfassen von sich im Betriebseinsatz ändernden physikalischen Eigenschaften von in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Zug trägem eines langgestreckten Tragmittels. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist hierbei vorgesehen, dass diese Einrichtung Mittel zum optischen Erfassen von Verschleißmarkie- rungen aufweist, welche an der Oberfläche oder innerhalb des Materials der Kunststoff matrix des Tragmittels angeordnet oder ausgebildet sind, und dass eine Datenverarbei tungsvorrichtung vorhanden ist, mittels welcher die erfassten optischen Informationen im Hinblick auf die aktuelle Zugfestigkeit des Tragmittels auswertbar sowie das Ergebnis die ser Auswertung durch ein Anzeigeelement anzeigbar ist. Schließlich wird auch ein Tragmittel für Personen- und Lastenaufzüge beansprucht, wel- ches in einer Kunststoffmatrix eingebettete Zugträger aufweist, und bei dem gemäß der Erfindung vorgesehen ist, dass an der Oberfläche oder innerhalb des Materials der Kunst stoffmatrix des Tragmittels Verschleiß markierungen angeordnet oder ausgebildet sind.

Diese Verschleiß markierungen können in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Tragmit tels als auf der Oberfläche der Kunststoffmatrix des Tragmittels aufgebrachte Farbpunkte ausgebildet sein. Wenn ein solches Tragmittel noch neu ist, sind diese Farbpunkte deutlich sichtbar. Nach einer längeren Nutzung werden diese jedoch abgetragen oder durch Ver- schmutzung weniger gut sichtbar, wobei beide ein Anzeichen für einen häufigen, belaste ten Betrieb und/oder für eine lange Gesamtbetriebsdauer sind.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Verschleiß markierungen als diskrete Mar kierungselemente ausgebildet sind, welche an einem seitlichen Rand des Tragmittels ange- ordnet sind. Durch deren verschleißbedingte Abnutzung, sprich Geometrieänderung, kann auf einen häufigen, belasteten Betrieb und/oder eine lange Gesamtbetriebsdauer geschlos sen werden, woraus sich die aktuelle Zugfestigkeit der Zugträger des Tragmittels ableiten lässt. Es ist aber auch möglich, dass die Verschleiß markierungen als auf der Oberfläche der

Kunststoffmatrix des Tragmittels aufgebrachte Finien ausgebildet sind, welche bevorzugt schräg zur Fängserstreckung des Tragmittels ausgerichtet sind. Auch diese Verschleiß mar kierungen sind dem beschriebenen betriebsbedingten Verschmutzungen und/oder Ver schleißprozessen unterworfen, jedoch sind derartige Striche wegen deren schräge Anord- nung auf der Oberfläche eines gattungsgemäßen Tragmittels leichter zu erkennen als die oben beschriebenen punktförmigen Verschleiß markierungen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Verschleiß markie rungen als Profil in der Oberfläche der Kunststoffmatrix des Tragmittels ausgebildet sind, deren Tiefe die in der Kunststoffmatrix angeordneten Zugträger jedoch nicht erreicht. Bei dieser Ausführungsform weist das die Zugträger umgebende Kunststoffmaterial ein Profil auf, welches ähnlich wie bei einem Fahrzeugreifen durch betriebsbedingten Verschleiß abgetragen wird. Wenn dieses Profil für die zugeordnete Messeinrichtung nicht mehr oder nicht mehr vollständig erkennbar ist, dann wird dies als ein Anzeichen dafür gewertet, dass die Zugträger des Tragmittels nicht mehr die geforderten Eigenschaften aufweisen, so dass dieses Tragmittel gegen ein unbenutztes Tragmittel auszutauschen ist.

Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Verschleiß markierungen als Markierungsele- mente ausgebildet sind, welche unterhalb der Oberfläche der Kunststoffmatrix des Trag mittels angeordnet sind. Hierdurch werden die Verschleiß markierungen beziehungsweise Markierungselemente erst dann für eine zugeordnete Messeinrichtung sichtbar, wenn durch Verschleiß des die Zugträger umgebenden Kunststoffmaterials die Verschleißmarkierun gen überhaupt erst erkennbar werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt

Fig. la schematisch einen Querschnitt durch ein unbenutztes Tragmittel mit

einzelnen Stahlseil-Litzen gemäß dem Stand der Technik,

Fig. lb das Tragmittel gemäß Fig. 1 nach einem längerem Betriebseinsatz,

Fig. 2 ein Zug-Dehnungsdiagramm,

Fig. 3 in einer Abwicklungsdarstellung ein erfindungsgemäßes Tragmittel mit

entlang seiner Längsausdehnung punktförmigen Verschleiß markierungen,

Fig. 4 in ähnlicher Darstellung ein Tragmittel mit entlang seiner Längsausdehnung an einem seitlichen Rand angeordneten Verschleiß markierungselementen, Fig. 5 in einer ähnlichen Darstellung ein Tragmittel mit an der Oberfläche

angeordneten linienförmigen Verschleiß markierungen,

Fig. 6 in ähnlicher Darstellung ein Tragmittel mit einer sogenannten Polyrope-Kontur mit einer in der Oberfläche des Matrixmaterials ausgebildeten Profilierung, und

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Tragmittel ähnlich dem gemäß Fig. 6, jedoch mit

Verschleiß markierungen, welche dicht unter einer planen Oberfläche des Tragmittels angeordnet sind. Die Fig. la zeigt demnach schematisch einen Querschnitt durch ein bekanntes, noch nicht benutztes und als Stahlseil oder Drahtseil 2 ausgebildetes Tragmittel für einen Aufzug. Es weist bei im Wesentlichen kreisförmiger Querschnittsgeometrie sechs radial außen ange- ordnet Litzen 4 und eine zentrisch angeordnete Seele 6 auf Die Litzen 4 sowie die Seele 6 sind in eine Kunststoffmatrix 8 eingebettet. In Lig. lb ist das Drahtseil 2 nach einer gewis- sen Betriebsdauer dargestellt, wobei sich infolge der lang andauernden Zugbelastung sowie eventueller Biegungen durch Umlenkungen über Umlenkrollen die Litzen 4 sowie die See- le 6 verformt und der tragende Querschnitt insgesamt verkleinert haben. Auch die Kunst- stoffmatrix 8 hat sich infolge eines äußeren Verschleißes verändert. Mit der in Lig. lb dar gestellten Querschnittsänderung ist eine bleibende Längenänderung des Drahtseils 2 ver bunden, die wie eingangs beschrieben mittels am Drahtseil 2 angebrachter, in Richtung der Längsausdehnung des Drahtseil 2 beabstandeter Markierungen detektiert werden kann. Die festgestellte Längenänderung ist dabei ein Maß für die aktuelle Zugfestigkeit des bekann- ten Tragmittels 2.

Lig. 2 zeigt ein Zug-Dehnungs-Diagramm, wobei die auf ein Drahtseil 2 aufgebrachte Last auf der Ordinate und die dabei auftretende Dehnung auf der Abszisse aufgetragen sind. Die erste lineare Zug-Dehnungs-Kurve 10 gilt für das noch neue Drahtseil 2 (siehe Lig. la) und die zweite lineare Zug-Dehnungs-Kurve 12 gilt für das gebrauchte Drahtseil 2 (siehe

Lig. lb). Das Diagramm lässt erkennen, dass die beim neuen Drahtseil 2 unter einer Last von 100% sich einstellende Dehnung bei einem gebrauchten Drahtseil 2 bereits bei einer geringeren Last erreicht wird. Dies bedeutet, dass das Zug-Dehnungsverhalten des Draht seils 2 sich mit zunehmendem Betriebseinsatz nachteilig verändert, welches in der oben beschriebenen bekannten Weise detektiert und ausgewertet werden kann.

Lig. 3 zeigt ein zur vereinfachten Darstellung einen Abschnitt eines langgestreckten Trag mittels 14 mit sechs in eine Kunststoffmatrix 16 eingebetteten Zugträgem 18, welche bei spielsweise jeweils aus einem Stahldraht oder aus getwisteten beziehungsweise geschlage nen Corden bestehen. Auf dem Tragmittel 14 sind in Richtung seiner Längserstreckung zueinander beabstandete Verschleiß markierung 20 in der Ausführungsform als Larbpunkte angeordnet, mittels denen der oberflächenbezogene Verschleiß des Materials der Kunst stoffmatrix 16 detektierbar ist. Hierzu sind solche als Farbpunkte ausgebildeten Ver schleißmarkierungen 20 auf der Oberfläche des Tragmittels 14 aufgebracht worden, wel che sich farblich von der Farbe dieser Tragmitteloberfläche deutlich unterscheiden. Die aufgetragene Farbe ist hierbei derart gut mit dem Material der Kunststoffmatrix 16 verbun den, dass die Verschleiß markierungen 20 bevorzugt mit der gleichen Intensität verschlie ßen wie das Material der Kunststoffmatrix 16.

Wie in Fig. 6 beispielhaft für alle Figuren 3 bis 7 dargestellt ist, wird die Oberfläche des Tragmittels 14 von einer Einrichtung 37 dahingehend beobachte, wie stark der Verschleiß der Verschleiß markierung 20 fortgeschritten ist. Hierzu verfügt die Einrichtung 37 über ein Mittel 38 zur optischen Erfassung der Verschleiß markierungen 20, welches eine geeignete CDD-Kamera sein kann. Diese Kamera 38 ist mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung 40 verbunden, in welcher die von der Kamera aufgenommen Bilder dahingehend analysiert werden, wie weit der Verschleiß der Verschleiß markierungen 20 beziehungsweise Farb- punkte fortgeschritten ist, also wieweit diese verschwunden sind. Hieraus wird in der Da tenverarbeitungsvorrichtung 40 ermittelt, welche mechanischen Eigenschaften die Zugträ ger 18 in dem Tragmittel 14 aufweisen. Ist ein diesbezüglicher Grenzwert unterschritten, so wird dies in einem mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 40 verbundenen Anzeigeele- ment 42 angezeigt. In dessen Folge wird das verschlissene Tragmittel 14 gegen ein neues Tragmittel ausgetauscht. Das Anzeigeelement 42 kann beispielsweise ein Monitor oder im einfachsten Fall auch nur eine Signalleuchte sein.

Fig. 4 zeigt in einer ähnlichen Darstellung schematisch den Aufbau eines abgewickelten Abschnitts eines Tragmittels 22, bei welchem in Richtung seiner Längsausdehnung auf der Kunststoffmatrix 28 Verschleiß markierung 24 in Form von zueinander beabstandeten Markierungselementen an einem längs gerichteten seitlichen Rand des Tragmittels 22 an geordnet sind. Die Verschleiß markierungen 24 sind für die Einrichtung 37 gemäß Fig. 6 wegen deren Größe und dreidimensionalen Geometrie sehr gut erkennbar. Allerdings be- darf es für die Erkennung von Verschleiß anzeichen an diesen Verschleiß markierungsele- menten 24 einer aufwendigeren Bildverarbeitung in der Datenverarbeitungsvorrichtung 40. Fig. 5 zeigt in ähnlich Darstellung ein Tragmittel 26, an dessen Oberfläche auf der Kunst stoffmatrix 28 Verschleiß markierungen 30 in Form von schrägen Linien ausgebildet sind, die nach einer gewissen Nutzungsdauer ähnlich wie die als Farbpunkte ausgebildeten Ver- schleiß markierung 20 verschlissen sind. Auch diese linienförmigen Verschleiß markierun gen 30 sind demnach betriebsbedingten Verschmutzungen und/oder Verschleißprozessen unterworfen, jedoch sind derartige Striche wegen deren großen Länge und schrägen An ordnung leichter zu erkennen sowie schwerer zu verschleißen als die oben beschriebenen punktförmigen Verschleiß markierungen 20.

Fig. 6 zeigt in einer vergleichbaren Darstellung neben der schon beschriebenen Einrichtung 37 ein Tragmittel 32, welches eine sogenannte Polyrope-Geometrie aufweist. Derartige Tragmittel 32 für Aufzüge sind unter der Produktbezeichnung CONTI-®POLYROPE be kannt. Diese Tragmittel 32 weisen eine erste breite und plane Oberfläche 50 sowie eine zweite breite und längsgezahnte Oberfläche 52 auf. Das dargestellte Tragmittel 32 weist gemäß der Erfindung in die Oberfläche der Kunststoffmatrix 34 eingeformte Profile 36 auf, die ähnlich wie Profile eines Fahrzeugreifens nur eine vergleichsweise geringe Tiefe T haben. Diese Tiefe T ist dabei nicht so groß, dass die durch die Profile 36 ausgebildeten Materialaussparungen in der Kunststoffmatrix 34 die Zugträger 18 erreichen.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 sind Verschleiß markierungen 48 dicht unter der ersten breiten Oberfläche 50 des ebenfalls eine Polyrope-Geometrie aufweisenden Trag mittels 46 in dessen Kunststoffmatrix 34 angeordnet. Diese Verschleiß markierungen 48 werden für die Einrichtung 37 gemäß Fig. 6 dadurch erst dann erkennbar, wenn die zuge- ordnete Oberfläche 50 des Tragmittels 46 hierzu ausreichend verschlissen ist. Sobald we nigstens eine dieser Verschleiß markierung 48 sichtbar wird, ist dies der Moment, in dem mittels der Einrichtung 37 angezeigt wird, dass dieses benutzte Tragmittel 46 durch ein neues Tragmittel ausgetauscht werden soll. Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

2 Drahtseil

Zugträger, Litzen

6 Zugträger, Seele

8 Kunststoffmatrix

10 Erste Zug-Dehnungs-Kurve

12 Zweite Zug-Dehnungs-Kurve

14 Tragmittel (1. Ausführungsform)

16 Kunststoffmatrix

18 Zugträger

20 Verschleiß markierung (Farbpunkt)

22 Tragmittel (2. Ausführungsform)

24 V erschleiß markierung (Markierungselement)

26 Tragmittel (3. Ausführungsform)

28 Kunststoffmatrix

30 Verschleiß markierung (Strich)

32 Tragmittel (4. Ausführungsform)

34 Kunststoffmatrix

36 Verschleiß markierung (Profil)

37 Einrichtung

38 Mittel zum optischen Erfassen von Verschleiß markierung en 40 Datenverarbeitungsvorrichtung

42 Anzeigeelement

46 Tragmittel (4. Ausführungsform mit Polyrope-Kontur) 48 Verschleiß markierung (unter der Oberfläche 50)

50 Erste, plane Oberfläche des Tragmittels 32, 46

52 Zweite, gezahnte Oberfläche des Tragmittels 32, 46 T Tiefe der Verschleiß markierung 36