Diese Erfindung betrifft im allgemeinen Lasttrageanordnungen für Aufzugsysteme. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Anordnung zum einfachen Detektieren lokalisierter Belastung in einer Aufzuglasttrageanordnung.

Aufzugsysteme weisen typischerweise eine Kabine und ein Gegengewicht auf, die miteinander mittels eines länglichen Lasttrageglieds gekoppelt sind. Typische Lasttrageglieder weisen Stahlseile und in neuerer Zeit synthetische Seile und Seile aus mehreren Elementen wie polymerbeschichtete, verstärkte Gurte auf. Der wachsende Einsatz von Aufzügen in hohen Gebäuden führte zu einem Bedarf für eine wachsende Verwendung von polymerbeschichteten, verstärkten Gurten, aufgrund deren Gewicht-zu-Festigkeit-Verhältnissen, verglichen mit Stahlseilanordnungen.

Ein Inspizieren eines Lasttrageglieds in einem Aufzugsystem wurde auf mehrere Art und Weisen durchgeführt. Bei herkömmlichen Stahlverseilungen erlaubt eine manuelle, visuelle Inspektion des Seils dem Techniker zu bestimmen, wenn bestimmte Litzen des Stahlseils abgescheuert, gebrochen oder in anderer Weise abgenutzt sind. Dieses Inspektionsverfahren ist jedoch begrenzt auf die äußeren Bereiche des Seils und gibt keinerlei Angaben über den Zustand der inneren Litzen des Seils. Außerdem ist dieses Inspektionsverfahren einigermaßen schwierig und zeitraubend und ermöglicht nicht immer eine vollständige Inspektion der gesamten Länge der Lasttrageanordnung.

Es gibt ähnliche Begrenzungen beim Einsatz visueller Inspektionstechniken bei neueren Seilen. Zum Beispiel erlauben die polymerbeschichteten, verstärkten Gurte keine visuelle Inspektion, weil die Beschichtung typischerweise über die Stränge, welche aus Litzen aus Polymermaterial gefertigt sind, aufgebracht ist. Einige Fortschritte wurden zum Vereinfachen einer Inspektion solcher Lasttrageanordnungen vorgeschlagen. Ein Beispiel ist in dem US-Patent Nr. 5,834,942 gezeigt, bei dem eine Spannungsdetektionseinheit in dem Lasttrageglied enthalten ist. Durch Messen einer elektrischen Spannung entlang dieser Einheit wird eine Bestimmung hinsichtlich des Zustands des Lasttrageglieds getroffen. Dieser Vorschlag ist jedoch dahingehend begrenzt, dass er keine Information hinsichtlich der Stellen von Belastung entlang der Länge des Lasttrageglieds zur Verfügung stellt. Außerdem gibt es keinen Weg zu garantieren, dass ein Verlust an Leitfähigkeit durch die Spannungsdetektionseinheit direkt korreliert ist mit einer Belastung oder einem Schaden an dem Lasttrageglied. Ein weiterer Mangel einer solchen Anordnung ist, dass es keine qualitative Information hinsichtlich der Verschlechterung des Lasttrageglieds über die Zeit hin gibt.

Es besteht ein Bedarf für verbesserte Anordnungen und Verfahren zum Bestimmen des Zustands von Lasttragegliedern in Aufzuganordnungen. Diese Erfindung stellt eine einzigartige Lösung für dieses Problem bereit.

Allgemein ausgedrückt ist diese Erfindung eine Lasttragegliedanordnung zur Verwendung in einem Aufzugsystem. Die erfinderische Anordnung weist ein erstes Material auf, das einen Teil des Lasttrageglieds bildet. Ein Element aus einem zweiten Material ist der Lasttragegliedanordnung zugeordnet. Das zweite Material hat eine Materialeigenschaft, welche das zweite Material von dem ersten Material unterscheidet. Das Element aus dem zweiten Material ist relativ zu dem Rest der Lasttrageanordnung derart angeordnet, dass es eine Konfiguration hat, die entlang der Länge des Lasttrageglieds wiederholt wird. Ein Detektieren der Konfiguration des Elements stellt eine Angabe lokaler Belastung an identifizierbaren Bereichen der Lasttrageanordnung zur Verfügung.

Eine Beispielanordnung weist eine Mehrzahl von Fasern eines ersten Materials auf, die in eine Mehrzahl von Litzen angeordnet sind. Mindestens ein Filament eines zweiten Materials, welches eine Eigenschaft hat, die es von dem ersten Material unterscheidet, ist der Mehrzahl von Litzen zugeordnet. Das Filament aus dem zweiten Material hat eine Konfiguration, die in gleichmäßigen Intervallen entlang der Länge des Lasttrageglieds wiederholt wird, wenn das Lasttrageelement in einem ersten Zustand ist. Die Konfiguration des Filaments aus dem zweiten Material ändert sich entlang eines Teils des Lasttrageglieds in Reaktion auf eine Belastung auf diesem Teil des Lasttrageglieds. Daher stellen Änderungen in der Konfiguration des Filaments aus dem zweiten Material eine Angabe des Zustands des Lasttrageglieds an spezifischen Stellen zur Verfügung.

Ein Verfahren dieser Erfindung zum Anordnen eines Lasttrageglieds zur Verwendung in einem Aufzugsystem umfasst ein Zusammenwinden einer Mehrzahl von Fasern eines ersten Materials, um eine Mehrzahl von Litzen zu bilden. Ein Element eines zweiten Materials, welches eine unterschiedliche Eigenschaft wie das erste Material hat, wird relativ zu den Litzen derart angeordnet, dass das Element aus dem zweiten Material eine sich wiederholende Konfiguration entlang der Länge des Lasttrageglieds hat. Die Konfiguration des Elements aus dem zweiten Material ändert sich entlang einem Teil der Länge des Lasttrageglieds in Reaktion auf eine Belastung auf diesem Teil des Lasttrageglieds.

In einem Beispiel weist das Verfahren zum Anordnen eines Lasttrageglieds ein Platzieren eines Filaments aus dem zweiten Material an dem Zentrum einer der Litzen und ein Verwinden der Litzen miteinander auf, um einen Strang zu bilden. Das Verwindungsmuster der das Filament aus dem zweiten Material enthaltenden Litze führt zu der sich wiederholenden Konfiguration des Filaments.

Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsform ersichtlich. Die die detaillierte Beschreibung begleitenden Zeichnungen können kurz wie folgt beschrieben werden.

1 veranschaulicht schematisch ein Aufzugsystem.

2 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Lasttrageglied, welches gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ausgelegt ist.

3 veranschaulicht ausgewählte Bereiche eines Lasttrageglieds, welches gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ausgelegt ist.

4 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Konfigurationsmuster eines in Verbindung mit dieser Erfindung verwendeten Filaments.

5 veranschaulicht schematisch ein projiziertes Bild des Konfigurationsmusters aus 4.

6 veranschaulicht schematisch eine Inspektionsvorrichtungsanordnung zum Bestimmen der Festigkeitseigenschaften einer Lasttragegliedanordnung, welche gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ausgelegt ist.

1 zeigt schematisch ein beispielhaftes Aufzugsystem 20, das eine Kabine 22 und ein Gegengewicht 24 aufweist. Eine Lasttragegliedanordnung 26 koppelt die Kabine 22 und das Gegengewicht 24 zusammen, so dass die Kabine 22 z.B. zwischen Stockwerkfluren in einem Gebäude in einer herkömmlichen Weise bewegt werden kann.

Die Lasttragegliedanordnung 26 kann eine Vielzahl von Formen annehmen. Ein Beispiel ist ein flacher Gurt, welcher polymerverstärkte Litzen enthält. Andere Beispiele umfassen flache, beschichtete Stahlgurte; synthetische Seile; und Seile aus mehreren Elementen. Diese Erfindung ist nicht beschränkt auf "Gurte" im strengsten Sinne. Ein flacher Gurt ist als ein Beispiel eines gemäß dieser Erfindung ausgelegten Lasttrageglieds eingesetzt. Daher ist nicht beabsichtigt, dass eine Bezugnahme auf einen "Gurt" in dieser Beschreibung in irgendeiner Weise begrenzend sein soll.

Die in 2 gezeigte, beispielhafte Lasttragegliedanordnung 26 weist eine Mehrzahl von Litzen 30 und 32 auf, die in bekannter Weise miteinander verwunden sind, um wenigstens einen Strang zu bilden. Ein erstes Material wird vorzugsweise eingesetzt, um die Litzen 30 und 32 zu bilden. Die veranschaulichten Litzen sind mit einer Beschichtung 34 beschichtet, welche die Litzen vor Abnutzung schützt und welche für Reibungseigenschaften sorgt, wie sie zum Antreiben der Aufzugsystemkomponenten benötigt werden. Diese Erfindung ist nicht begrenzt auf beschichtete Gurtanordnungen.

Eine gemäß dieser Erfindung ausgelegte Lasttragegliedanordnung weist ein Element aus einem zweiten Material auf, welches wenigstens eine Eigenschaft hat, die es von dem ersten Material unterscheidet. Das Element aus dem zweiten Material ist dem Rest des Lasttrageglieds derart zugeordnet, dass das Element eine Konfiguration hat, die in regelmäßigen Intervallen entlang einer Länge des Lasttrageglieds wiederholt wird. Beispielhafte Konfigurationen weisen eine interne Eigenschaft wie eine kristalline Struktur oder eine externe Eigenschaft wie eine physikalische Anordnung relativ zu dem Lasttrageglied auf.

Eine lokalisierte Belastung in dem Lasttrageglied verursacht eine Änderung in der Konfiguration des Elements aus dem zweiten Material. Weil das zweite Material wenigstens eine Eigenschaft hat, die es von dem ersten Material unterscheidet, ist eine solche Änderung einfach messbar. Die Technik zum Messen der Änderung des Elements aus dem zweiten Material hängt von der Natur der unterscheidenden Eigenschaft ab. Änderungen in der Konfiguration des Elements aus dem zweiten Material können mit einem Verlust an Festigkeit oder anderen Veränderungen des Zustands des Lasttrageglieds korreliert sein.

Indem man ein zweites Material mit einer unterscheidenden Eigenschaft und einer sich wiederholenden Konfiguration entlang der Länge des Lasttrageglieds hat, ist für eine zuverlässige Informationsquelle hinsichtlich lokalisierter Belastung an dem Lasttrageglied gesorgt. Eine Vielzahl von unterscheidenden Eigenschaften kann eingesetzt werden. Einige der Eigenschaften können eine physikalische Eigenschaft des zweiten Materials sein. Beispielhafte Eigenschaften umfassen eine Dichte, magnetische Absorptionseigenschaften, Wellenlängenabsorptionseigenschaften und eine kristalline Struktur. Die ausgewählte, unterscheidende Eigenschaft gibt das Verfahren zum Beobachten der Geometrie oder der Konfiguration des Elements aus dem zweiten Material vor. Wenn z.B. die Dichte die unterscheidende Eigenschaft ist, kann Röntgentechnologie eingesetzt werden, um ein Bild der Konfiguration des Elements aus dem zweiten Material an diskreten Bereichen entlang der Länge der Lasttragegliedanordnung zu erhalten. Es können bekannte Techniken eingesetzt werden, um die Konfiguration des Elements aus dem zweiten Material zu beobachten, um die gewünschte Information, basierend auf der unterscheidenden Eigenschaft, welche in einer spezifischen Ausführungsform eingesetzt wird, zu erhalten. Die Fachleute, die den Nutzen aus dieser Beschreibung haben, werden in der Lage sein, zwischen möglichen Materialien, Materialeigenschaften und Beobachtungstechniken auszuwählen, um die durch diese Erfindung bereitgestellten Ergebnisse zu erhalten.

Es gibt eine Vielzahl von Wegen, das Element aus dem zweiten Material in die Lasttragegliedanordnung zu inkorporieren. Ein Beispiel umfasst das Integrieren des Elements aus dem zweiten Material in die Anordnung des Lasttrageglieds. In diesem Beispiel ist das Element aus dem zweiten Material ein Filament 38 an dem Zentrum einer der Litzen. Wenn die Litzen miteinander verwunden sind (z.B. in einer spiralförmigen Anordnung), hat das Filament 38 ein sich ergebendes, geometrisches Muster, welches mit der Schlaglänge der Litzen entlang des Lasttrageglieds übereinstimmt. Ein Beobachten der Konfiguration des Filaments 38 entlang der Länge des Lasttrageglieds führt zu einer Angabe des strukturellen Zustands des Lasttrageglieds.

Ein beispielhaftes Verfahren zum Anordnen eines gemäß dieser Erfindung ausgelegten Lasttrageglieds 26 umfasst ein Anordnen des Filaments 38 an dem Zentrum einer Litze 32. Mit anderen Worten wird eine Mehrzahl von Fasern 36 des ersten Materials in einer Position angeordnet, um das Filament 38 zu umgeben. Sobald diese Litze zusammengesetzt ist, wird sie dann mit anderen Litzen verwunden, welche jede aus einer Mehrzahl von Fasern aus dem ersten Material aufgebaut sind. Das Miteinander-Verwinden der Litzen bildet nicht nur einen Strang, sondern legt auch die Konfiguration des Filaments fest, welche entlang der Länge des Lasttrageelements 26 wiederholt wird. Eine typische Anordnung sieht eine spiralförmige Geometrie mit einer wiederholten Periode entlang der Länge des Lasttrageglieds 16 vor. Die Periode der Geometrie des Filaments 38 in diesem Beispiel entspricht vorzugsweise direkt der Schlaglänge eines oder mehrerer Litzen des Strangs.

4 veranschaulicht schematisch eine Konfiguration eines Filaments 38 in einer Anordnung, bei der das Filament in einem Strang in einer spiralförmig gewundenen Anordnung ist. Das spiralförmige Muster des Filaments 38 wird entlang der Achse 40 des Lasttrageglieds 26 wiederholt.

5 veranschaulicht ein Bild 50 des Filaments 38 aus 4, welches auf eine einzelne Ebene projiziert ist. Die Periode 52 der Konfiguration des Filaments 38 ist vorzugsweise regelmäßig und wiederholt, wenn das Lasttrageglied nicht belastet ist. Veränderungen in der Periode sorgen für eine Angabe des Zustands des Lasttrageglieds an bestimmten Stellen. Wenn z.B. die Länge oder Periode 52 entlang einem Teil des Lasttrageglieds verglichen mit anderen Teilen größer ist, ist dies ein Hinweis, dass der erstgenannte Bereich einer Belastung beispielsweise aufgrund einer Last ausgesetzt war. Abhängig von der speziellen Konfiguration des Lasttrageglieds 26 kann ein bestimmter Grenzwert oder eine Toleranz bestimmt sein, um eine Entscheidung zu treffen, wann eine Längung der Filamentkonfiguration in einem Teil des Lasttrageelements eine Angabe ausreichender Abnutzung gibt, dass eine Reparatur oder ein Ersatz notwendig ist. Die Fachleute, die den Nutzen dieser Beschreibung haben, werden in der Lage sein, zu bestimmen, wie ein geeigneter Grenzwert für eine bestimmte Lasttragegliedanordnung festzulegen ist.

Ein Erhalten eines Bildes, wie dasjenige, welches in 5 gezeigt ist, kann auf verschiedene Art erreicht werden. In einem Beispiel wird ein Niederspannungsröntgenaufbau 60A und 60B eingesetzt. Ein digitaler, bildverarbeitender Prozessor 62 und ein Speicher 64 sind in 6 schematisch gezeigt. Die Verwendung eines metallischen Filaments 38 oder eines Polymerfilaments mit einer höheren Dichte als das für die Filamente 36 verwendete Material macht das Filament 38 mittels Röntgentechnologie einfach erkennbar. Wenn die Röntgenstrahlen durch das Lasttrageglied 26 von der Quelle 60A zu dem Detektor 60B hindurch laufen, werden sie durch das Filament 38, verglichen mit den Fasern 36, stärker absorbiert. Das Bild des Filaments gegen den Hintergrund des Polymerstrangs wird vorzugsweise durch einen Computer oder Mikroprozessor verarbeitet, um die Konfigurationsinformation des Filaments gegen die Position entlang der Länge des Lasttrageglieds 26 zu extrahieren. Weil verschiedene Muster ausgewählt werden können, wird die besonders unterscheidende Eigenschaft und ihre Beziehung zu dem Rest der Lasttragegliedanordnung vorzugsweise derart ausgewählt, dass die Detektion optimiert wird. Das detektierbare Element aus dem zweiten Material kann in das Lasttrageglied in jedem Stadium des Zusammensetzens inkorporiert werden und kann dazu verwendet werden, eine Angabe in einer Vielzahl von Arten zu geben.

Die Wahl des zweiten Materials wird teilweise von dem ersten, zum Bilden des Lasttrageglieds verwendeten Material abhängen. Eine Vielzahl kommerziell erhältlicher Materialien kann als das erste oder strukturelle Material eingesetzt werden. Das strukturelle Material des Lasttrageglieds kann z.B. ein Metall, mehrere Metalle, Metalllegierungen oder eine Metallverbundmatrix sein. Andere Möglichkeiten schließen Polymermaterialien oder eine Kombination aus Polymer- und Metallmaterialien ein. Beispielhafte Polymermaterialien umfassen PBO, welches unter dem Handelsnamen Zylon verkauft wird; Flüssigkristallpolymere wie ein Polyester-Polyarylat, welches unter dem Handelsnamen Vectran verkauft wird; p-Typ-Aramide wie solche, welche unter den Handelsnamen Kevlar, Technora und Twaron verkauft werden; oder ein Polyethylen ultrahohen Molekulargewichts, von dem ein Beispiel unter dem Handelsnamen Spectra verkauft wird; und Nylon.

Das für das detektierbare Element 38 gewählte Material kann irgendeines der o.g. Materialien sein. Anhand dieser Beschreibung werden die Fachleute in der Lage sein, geeignete Materialien auszuwählen, um den Anforderungen ihrer speziellen Situation gerecht zu werden oder um ihre gewählten Detektionstechniken umzusetzen.

Die Auswahl von Materialien wird z.B. davon abhängen, ob die gewählte Konfiguration (welche für die Belastungserkennung eingesetzt wird) eine externe Eigenschaft wie die Geometrie oder physikalische Anordnung des Elements aus dem zweiten Material oder eine interne Eigenschaft wie die kristalline Struktur oder Dichte des Materials, ist.

In einem Beispiel werden Regionen höherer, lokaler Belastung durch einen lokalen Anstieg der Länge oder Periode 52 angegeben. Ein Vergleichen einer lokalen Schlaglänge gegen eine Position für einen ermüdeten Strang mit einer Basismessung, wenn der Strang in einem ersten, akzeptablen, strukturellen Zustand ist (d.h. nicht belastet wurde), sorgt für einen Indikator des Belastungsbetrags in einem bestimmten Teil des Lasttrageglieds. Ein weiterer Vergleichsfaktor kann ein Korrelationsfaktor sein, welcher durch Beobachten eines unbelasteten Gurts und ein Vergleichen mit einem Bereich, der bis zu einem bekannten Zustand belastet wurde, bestimmt ist. Zum Beispiel kann ein Gurtabschnitt, der einen Verlust an Gurtbruchfestigkeit aufweist, wie er aus bekannten Biegeermüdungstests hergeleitet ist, verwendet werden, um eine Probe eines Lasttrageglieds vorzugeben, welche nicht mehr für einen fortdauernden Betrieb geeignet ist. Die entsprechende Elementkonfiguration in diesem Abschnitt gibt eine visuelle Angabe eines solchen Gurtzustands. Diese Messung kann für Vergleiche mit im Dienst befindlichen Gurten verwendet werden, um einen Zustand des Gurts zu erkennen.

In einem weiteren Beispiel ist das Filament 38 ein ferromagnetischer Draht wie Stahl. In diesem Beispiel können magnetische Detektionstechniken wie eine bekannte Magnetflussleckagetechnik dazu verwendet werden, um jeden Umlauf der spiralförmigen Anordnung des Filaments 38 zu detektieren. Weil solche magnetischen Detektionstechniken bereits zur Gurtinspektion verwendet werden, führt dies zu einem Vorteil für diese Erfindung dahingehend, dass sie durch aktuelle Inspektionsaufbauten oder -vorrichtungen umgesetzt werden kann.

Bei Beispielen, in denen das Filament 38 nicht-ferromagnetisch ist, ist eine zerstörungsfreie Wirbelstromdetektionstechnik einsetzbar, um die Schlaglängenperiodizität (d.h. die Konfiguration) des Filaments 38 abzutasten. Wirbelstromdetektionstechniken sind bekannt. Entweder die magnetische Detektionstechnik oder die Wirbelstromdetektionstechnik stellt Information hinsichtlich der Stellen der Teile des Filaments 38 zur Verfügung, welche eine Angabe der Schlaglänge 52 geben.

In einem weiteren Beispiel ist die Beschichtung 34 optisch transparent, und eine optische Bildverarbeitung wird eingesetzt, um die Konfiguration des Filaments 38 zu bestimmen. In einem solchen Beispiel ist das Filament 38 um die Außenseite des Strangs herum gewunden, was es durch die Beschichtung 34 sichtbar macht. Vorzugsweise nimmt ein hoch auflösendes Videosystem ein Bild des Filaments auf, welches digital verarbeitet wird, um die Konfigurationseigenschaft zu bestimmen, welche ein Indikator einer Gurtbelastung ist. Bei Anordnungen, bei denen eine optische Bildverarbeitung eingesetzt wird, kann die unterscheidende Eigenschaft des Filaments 38 z.B. eine unterschiedliche Farbe, verglichen mit der Farbe der Faser 36 sein.

Diese Erfindung sorgt für die Fähigkeit, lokalisierte Belastung an individuellen Teilen des Lasttrageglieds 26 zu detektieren. Wenn die Polymerfasern belastet werden, wird ein entsprechender Bereich des Lasttrageelements 26 typischerweise gelängt. Eine entsprechende Längung der Konfiguration des Filaments 38 stellt eine Angabe des strukturellen Zustands dieses Teils des Lasttrageglieds 26 zur Verfügung.

Diese Erfindung stellt eine vielseitige Art zum Bestimmen der Festigkeitseigenschaften des Lasttrageelements zur Verfügung, um einer Vielzahl von Kriterien, abhängig von den Bedürfnissen einer speziellen Situation, gerecht zu werden.

Die vorangehende Beschreibung ist eher beispielhafter als beschränkender Natur. Variationen und Modifikationen an den offenbarten Ausführungsformen, die nicht notwendigerweise von dem Wesen dieser Erfindung abweichen, können den Fachleuten ersichtlich werden. Der Umfang des dieser Erfindung gegebenen rechtlichen Schutzes kann nur durch Studieren der nachfolgenden Ansprüche bestimmt werden.

Ein Lasttrageglied wie ein Polymerstrang-verstärkter Gurt weist mindestens ein Element eines unterschiedlichen Materials mit einer Eigenschaft, die es von den die Litzen der Stränge bildenden Polymerfasern unterscheidet, auf. Das Element aus dem zweiten Material hat eine Konfiguration, die entlang der Länge des Lasttrageglieds wiederholt wird. Die Konfiguration des Elements aus dem zweiten Material sorgt für eine einfach detektierbare Angabe lokalisierter Belastung an dem Lasttrageglied. Wenn das Lasttrageglied über die Zeit hin belastet wird, wird auch die Konfiguration des Elements aus dem zweiten Material geändert. Ein Analysieren der Konfiguration des Elements aus dem zweiten Material entlang der Länge des Lasttrageglieds liefert Information bezüglich des Zustands des Gurtes.