專利名稱：具有用于局部應(yīng)變指示的可探測(cè)元件的電梯索的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總的涉及用于電梯系統(tǒng)的承載組件。更具體的，本發(fā)明涉及一種用于容易地探測(cè)電梯承載組件中的局部應(yīng)變的結(jié)構(gòu)。
電梯系統(tǒng)通常包括座艙和對(duì)重，它們使用伸長(zhǎng)的承載件來(lái)連接在一起。典型的承載件包括鋼索，以及新近的合成索和多元件索，諸如涂覆聚合物的加固帶。在高層建筑物中電梯使用的增加使得需要增加使用涂覆聚合物的加固帶，這是由于它們的重量強(qiáng)度比與鋼索結(jié)構(gòu)相比要好。
可以以幾種方式來(lái)檢查電梯系統(tǒng)中的承載件。對(duì)于傳統(tǒng)的鋼索，索的手動(dòng)、視覺(jué)檢查使得技術(shù)人員確定何時(shí)鋼索的具體束被擦斷、折斷或者其它磨損。然而，這種檢查方法局限于索的外部，而沒(méi)有提供任何索的內(nèi)部束的狀態(tài)的指示。此外，這種檢查方法稍微有些困難和費(fèi)時(shí)，且不是總是允許全部檢查承載結(jié)構(gòu)的整個(gè)長(zhǎng)度。
對(duì)于較新的索使用視覺(jué)檢查技術(shù)有類似的限制。例如，由于通常應(yīng)用在由聚合物材料束構(gòu)成的繩索上的涂層，涂覆聚合物的加固帶不允許視覺(jué)檢查。已經(jīng)提出了進(jìn)展來(lái)有利于這樣的承載結(jié)構(gòu)的檢查。在美國(guó)專利No.5834942中顯示了一個(gè)例子，其中，在承載件中包括電壓探測(cè)單元。通過(guò)測(cè)量跨過(guò)該單元的電壓來(lái)確定關(guān)于該承載件的狀態(tài)。然而，這種提議是有限的，它不提供任何關(guān)于沿著承載件的長(zhǎng)度的應(yīng)變位置的信息。而且，無(wú)法保證通過(guò)電壓探測(cè)單元的傳導(dǎo)率的損失直接與承載件的應(yīng)變或者損傷相關(guān)聯(lián)。這樣的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)缺點(diǎn)在于，沒(méi)有關(guān)于承載件隨著時(shí)間退化的定性信息。
需要改進(jìn)的結(jié)構(gòu)和方法來(lái)確定電梯組件中的承載件的狀態(tài)。本發(fā)明提供了這個(gè)問(wèn)題的一種獨(dú)特的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
一般的說(shuō)，本發(fā)明是用于電梯系統(tǒng)的承載件組件。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括形成承載件的一部分的第一材料。第二材料的元件結(jié)合承載件組件。第二材料具有使其與第一材料區(qū)分的材料特性。第二材料的元件相對(duì)于承載組件的剩余部分設(shè)置，使得它具有沿著承載件長(zhǎng)度重復(fù)的構(gòu)造。探測(cè)該元件的構(gòu)造提供了承載組件的可識(shí)別部分上的局部應(yīng)變的指示。
一種示例結(jié)構(gòu)包括第一材料的多根纖維，其設(shè)置為多個(gè)束。至少一根第二材料的絲結(jié)合多個(gè)束，該第二材料具有使其與第一材料區(qū)分的特性。當(dāng)承載件在第一狀態(tài)下時(shí)，第二材料的絲具有沿著承載件的長(zhǎng)度以一致的間隔重復(fù)構(gòu)造。第二材料的絲的構(gòu)造響應(yīng)于在承載件的一部分上的應(yīng)變而沿著承載件的該部分變化。因此，第二材料的絲的構(gòu)造的變化提供了承載件在具體位置的狀態(tài)的指示。
本發(fā)明的一種用于組裝用于電梯系統(tǒng)的承載件的方法包括，將多根第一材料的纖維纏繞在一起，以形成多個(gè)束。相對(duì)于這些束設(shè)置具有與第一材料不同性質(zhì)的第二材料的元件，使得第二材料的元件具有沿著承載件的長(zhǎng)度的重復(fù)構(gòu)造。第二材料的元件的構(gòu)造響應(yīng)于在承載件的一部分上的應(yīng)變而沿著承載件的該部分變化。
在一個(gè)例子中，組裝承載件的方法包括將第二材料的絲放置在這些束之一的中心，且與這些束纏繞在一起以形成繩索。包含第二材料的絲的束的纏繞模式提供了該絲的重復(fù)構(gòu)造。
從下面的目前的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將明白本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)。伴隨詳細(xì)描述的附圖可以如下簡(jiǎn)單描述。


圖1示意性地示出了一種電梯系統(tǒng)。
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例設(shè)計(jì)的一種典型的承載件。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例設(shè)計(jì)的一種承載件的選定部分。
圖4示意性地示出了結(jié)合本發(fā)明使用的絲的一種典型的構(gòu)造模式。
圖5示意性地示出了圖4的構(gòu)造模式的投影圖。
圖6示意性地示出了一種用于確定根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例設(shè)計(jì)的承載件組件的強(qiáng)度特性的檢查裝置結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出了典型的電梯系統(tǒng)20，其包括座艙22和對(duì)重24。承載件組件26將座艙22和對(duì)重24連接在一起，使得座艙22可以以例如傳統(tǒng)的方式在建筑物的樓梯平臺(tái)之間移動(dòng)。
承載件組件26可以采用多種形式。一個(gè)例子是包含聚合物加固束的平的帶。其它例子包括平的、涂覆的鋼帶；合成索；以及多元件索。本發(fā)明不限于嚴(yán)格意義上的“帶”。平的帶作為例子用作根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的承載件。因此，從任何意義上說(shuō)，在本說(shuō)明書中任何涉及的“帶”不是意在限制。
在圖2中顯示的承載件組件26的例子包括多個(gè)束30和32，它們以已知的方式纏繞在一起，以形成至少一根繩索。第一材料最好用來(lái)形成束30和32。所示的束涂覆有涂層34，該涂層保護(hù)束以防止磨損，且按照需要提供用于驅(qū)動(dòng)電梯系統(tǒng)部件的摩擦特性。本發(fā)明不限于涂覆的帶結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的承載件組件包括第二材料的元件，該第二材料具有至少一種使其與第一材料區(qū)分的特性。第二材料的元件與承載件的剩余部分結(jié)合，使得該元件具有沿著承載件的長(zhǎng)度以規(guī)則間隔重復(fù)的構(gòu)造。示例構(gòu)造包括諸如晶體結(jié)構(gòu)之類的內(nèi)部特性，或者諸如相對(duì)于承載件的物理結(jié)構(gòu)之類的外部特性。
在承載件中的局部應(yīng)變引起第二材料元件的構(gòu)造的變化。因?yàn)樵摰诙牧暇哂兄辽僖环N使其與第一材料區(qū)分的特性，所以這樣的變化容易測(cè)量。用于測(cè)量第二材料元件的變化的技術(shù)依賴于區(qū)分特性的性質(zhì)。第二材料元件的構(gòu)造中的變化可以與在該狀態(tài)下的承載件的強(qiáng)度損失或者其它變化相關(guān)聯(lián)。
使第二材料具有區(qū)分特性且沿著承載件的長(zhǎng)度具有重復(fù)的構(gòu)造，提供了有關(guān)承載件上的局部應(yīng)變的可靠的信息源?？梢允褂枚喾N區(qū)分特性。一些特性可以是第二材料的物理特性。示例特性包括密度、磁吸收特性、波長(zhǎng)吸收特性以及晶體結(jié)構(gòu)。選定的區(qū)分特性規(guī)定了觀察第二材料元件的幾何形狀或者構(gòu)造的方法。例如，當(dāng)密度是區(qū)分特性時(shí)，可以使用x射線技術(shù)來(lái)獲得第二材料元件沿著承載件組件的長(zhǎng)度的離散部分處的構(gòu)造的圖像。根據(jù)在具體實(shí)施例中使用的區(qū)分特性，可以使用已知技術(shù)來(lái)觀察第二材料元件的構(gòu)造，以獲得所期望的信息。得益于本說(shuō)明書的本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠從可能的材料、材料特性和觀察技術(shù)中選擇，以獲得本發(fā)明提供的結(jié)果。
有多種方法將第二材料元件合并到承載件組件中。一個(gè)例子包括將第二材料元件整合到承載件組件中。在該例子中，該第二材料元件是在束之一的中心的絲38。當(dāng)束纏繞在一起時(shí)(例如，以螺旋形結(jié)構(gòu))，絲38具有與沿著承載件的束的捻距相一致的最終幾何圖樣。沿著承載件的長(zhǎng)度觀察絲38的構(gòu)造提供了承載件的結(jié)構(gòu)狀態(tài)的指示。
一種組裝根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的承載件26的示例方法包括將絲38放置在束32的中心。換句話說(shuō)，多根第一材料的纖維36放置在圍繞絲38的位置。一旦裝配了該束，然后它與其它束纏繞，每個(gè)束由多根第一材料的纖維36構(gòu)成。這些束纏繞在一起不但形成了繩索，而且建立了絲38沿著承載件26的長(zhǎng)度重復(fù)的構(gòu)造。一種典型的結(jié)構(gòu)提供了沿著承載件26的長(zhǎng)度具有重復(fù)周期的螺旋形幾何形狀。在該例子中的絲38的幾何形狀的周期最好直接相應(yīng)于該繩索的一個(gè)或者多個(gè)束的捻距。
圖4示意性地示出了絲38在一種結(jié)構(gòu)中的構(gòu)造，其中，該絲在螺旋形纏繞的結(jié)構(gòu)的束中。絲38的螺旋形模式沿著承載件26的軸線40重復(fù)。
圖5示出了圖4的絲38投影到單個(gè)平面上的圖像50。當(dāng)承載件沒(méi)有受到應(yīng)力時(shí)，絲38的構(gòu)造的周期52最好是規(guī)則的和重復(fù)的。周期的變更提供了承載件在具體位置中的狀態(tài)的指示。例如，當(dāng)長(zhǎng)度或者周期52沿著承載件的一部分與其它部分相比變長(zhǎng)時(shí)，這就是前面部分已經(jīng)由于例如載荷而產(chǎn)生應(yīng)變的指示。根據(jù)承載件26的具體構(gòu)造，可以確定某個(gè)域值或者公差，當(dāng)在承載件的一部分中的絲構(gòu)造的伸長(zhǎng)提供了充分磨損的指示時(shí)，確定必須進(jìn)行維修或者更換。得益于本說(shuō)明書的本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠確定如何為特定的承載件結(jié)構(gòu)建立合適的域值。
可以以幾種方法來(lái)獲得諸如如圖5所示的圖像。在一個(gè)例子中，使用低壓x射線機(jī)60A和60B。在圖6中示意性地示出了一種數(shù)字成像處理器62和存儲(chǔ)器64。使用比用于絲36的材料密度更大的金屬絲38或者聚合物絲使得使用x射線技術(shù)容易地識(shí)別絲38。當(dāng)x射線從源60A通過(guò)承載件26到達(dá)探測(cè)器60B時(shí)，與纖維36相比，它們被絲38吸收的更多。絲與聚合物繩索背景對(duì)比的圖像最好通過(guò)計(jì)算機(jī)或者微處理器來(lái)處理，以提取絲相對(duì)于沿著承載件26的長(zhǎng)度的位置的構(gòu)造信息。
因?yàn)榭梢赃x擇不同的模式，所以最好選擇具體的區(qū)分特性和它與承載件組件的剩余部分的關(guān)系，以優(yōu)化探測(cè)。第二材料的可探測(cè)的元件可以在組裝的任何階段合并到承載件中，且可以用來(lái)以多種方式提供指示。
第二材料的選擇部分地依賴于制造承載件的第一材料。多種市場(chǎng)上可以買到的材料可以用作第一或者結(jié)構(gòu)材料。該承載件的結(jié)構(gòu)材料例如可以是金屬、多金屬、金屬合金或者金屬基體復(fù)合材料。其它可能性包括聚合物材料或者聚合物材料和金屬材料的任何組合。示例聚合物材料包括PBO，其以商標(biāo)名Zylon銷售；液晶聚合物，諸如聚酯-聚芳酯，其以商標(biāo)名Vectran銷售；p型芳族聚酰胺，諸如那些其以商標(biāo)名Kevlar、Technora和Twaron銷售的；或者超高分子量的聚乙烯，其一個(gè)例子以商標(biāo)名Spectra銷售；以及尼龍。
選擇為用于可探測(cè)的元件38的材料可以上述材料中的任何一種。給定本說(shuō)明書，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠選擇合適的材料來(lái)滿足它們具體情況的需要，或者來(lái)適應(yīng)他們選定的探測(cè)技術(shù)。
材料的選擇例如依賴于選定的構(gòu)造(用于應(yīng)變識(shí)別)是諸如第二材料元件的幾何形狀或者物理結(jié)構(gòu)之類外部特性還是諸如材料的晶體結(jié)構(gòu)或者密度之類的內(nèi)部特性。
在一個(gè)例子中，較高局部應(yīng)變的區(qū)域由局部增加的長(zhǎng)度或者周期52指示。當(dāng)繩索處于第一、可接受的結(jié)構(gòu)狀態(tài)下時(shí)(即，沒(méi)有應(yīng)變)，通過(guò)基線測(cè)量來(lái)進(jìn)行的疲勞損壞的繩索的局部捻距相對(duì)于位置的比較提供了在承載件的具體部分處的應(yīng)變量的指示。另一個(gè)比較因素可以是通過(guò)觀察未應(yīng)變的帶且將其與已經(jīng)發(fā)生應(yīng)變到已知狀態(tài)下的區(qū)域進(jìn)行比較來(lái)確定的相關(guān)因素。例如，如從已知的彎曲疲勞測(cè)試所得的具有損失的帶折斷強(qiáng)度的帶部分可以用來(lái)提供一個(gè)可能不適于連續(xù)工作的承載件的樣本。該部分中的相應(yīng)元件的構(gòu)造給出了這樣的帶狀態(tài)的視覺(jué)指示。該測(cè)量可以用來(lái)與帶的實(shí)踐測(cè)量比較，用來(lái)分辨帶的狀態(tài)。
在另一個(gè)例子中，絲38是諸如鋼之類的鐵磁金屬絲。在該例子中，可以使用諸如已知的磁通量泄漏技術(shù)之類的磁探測(cè)技術(shù)來(lái)探測(cè)絲38的每一圈螺旋形結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@樣的磁探測(cè)技術(shù)已經(jīng)用于帶檢測(cè)中，所以這為本發(fā)明提供了一個(gè)能夠適應(yīng)目前的檢查機(jī)器或者裝置的優(yōu)點(diǎn)。
在絲38是非鐵磁的例子中，可以使用渦電流非破壞性的探測(cè)技術(shù)來(lái)感測(cè)絲38的捻距周期(即，構(gòu)造)。渦電流探測(cè)技術(shù)是已知的。磁探測(cè)技術(shù)或者渦電流探測(cè)技術(shù)提供了有關(guān)絲38的部分的位置的信息，其提供捻距52的指示。
在另一個(gè)例子中，涂層34是透光的，且使用光學(xué)成像來(lái)確定絲38的構(gòu)造。在一個(gè)這樣的例子中，絲38圍繞繩索的外部纏繞，使得它通過(guò)涂層34可見(jiàn)。最好一種高分辨率的視頻系統(tǒng)獲得絲的圖像，其被數(shù)字化處理，以確定作為帶應(yīng)變的指示的構(gòu)造特性。在使用光學(xué)成像的結(jié)構(gòu)中，絲38的區(qū)分特性可以是例如與纖維36的顏色相比的不同顏色。
本發(fā)明提供了探測(cè)承載件26的單個(gè)部分上的局部應(yīng)力的能力。當(dāng)聚合物纖維產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，承載件26的相應(yīng)部分通常會(huì)伸長(zhǎng)。在絲38的構(gòu)造中的相應(yīng)的伸長(zhǎng)提供了承載件26的該部分的結(jié)構(gòu)狀態(tài)的指示。
本發(fā)明提供了確定承載件的強(qiáng)度特性的多種方法，以滿足根據(jù)具體情況需要的多種標(biāo)準(zhǔn)。
前面的描述實(shí)際上是示例性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員會(huì)明白不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的公開(kāi)的實(shí)施例的變化和改進(jìn)。本發(fā)明的法律保護(hù)范圍只通過(guò)研究后附的權(quán)利要求書來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種用于電梯系統(tǒng)的承載件，其包括第一材料的多根纖維，其設(shè)置為多個(gè)束；以及至少一個(gè)第二材料的元件，該第二材料具有使其與第一材料區(qū)分的特性，且當(dāng)承載件在第一狀態(tài)下時(shí)，該第二材料的元件具有沿著承載件的長(zhǎng)度重復(fù)的第一構(gòu)造，第二材料的元件的構(gòu)造響應(yīng)于在承載件的一部分上的應(yīng)變而沿著承載件的該部分變化。
2.如權(quán)利要求1所述的承載件，其特征在于該區(qū)分特性是從晶體結(jié)構(gòu)、磁特性、波長(zhǎng)吸收以及密度的組中選擇的至少一種特性。
3.如權(quán)利要求1所述的承載件，其特征在于該第一材料包括金屬，該第二材料包括聚合物。
4.如權(quán)利要求1所述的承載件，其特征在于該第一材料包括聚合物，該第二材料包括金屬。
5.如權(quán)利要求1所述的承載件，其特征在于該第一材料包括第一聚合物，該第二材料包括第二聚合物。
6.如權(quán)利要求1所述的承載件，其特征在于該第一材料包括第一金屬，該第二材料包括第二金屬。
7.如權(quán)利要求1所述的承載件，其特征在于該第一或者第二材料中的至少一種包括從PBO、聚酯-聚芳酯、p型芳族聚酰胺、超高分子量的聚乙烯以及尼龍的組中選擇的聚合物。
8.如權(quán)利要求1所述的承載件，其特征在于該第二材料的元件是定位在這些束之一的一個(gè)束的中心的絲。
9.如權(quán)利要求8所述的承載件，其特征在于一個(gè)束以選定的模式與其它多個(gè)束纏繞在一起，使得第二材料的絲具有螺旋形的幾何形狀，其周期相應(yīng)于束的模式的捻距。
10.一種組裝用于電梯系統(tǒng)的承載件的方法，其中，承載件具有多根第一材料的纖維和至少一個(gè)第二材料的元件，該第二材料具有使其與第一材料區(qū)分的特性，該方法包括的步驟為(A)將多根第一材料的纖維布置在一起，以形成多個(gè)束；以及(B)相對(duì)于這些束設(shè)置第二材料的元件，使得第二材料的元件具有沿著承載件的長(zhǎng)度的重復(fù)構(gòu)造，且使得該構(gòu)造響應(yīng)于在承載件的一部分上的應(yīng)變而沿著承載件的該部分變化。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在執(zhí)行步驟(A)的同時(shí)執(zhí)行步驟(B)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，包括使一組第一材料的纖維與第二材料的元件組合，以形成這些束中的第一個(gè)；將第一材料的纖維的剩余部分布置到這些束中的至少第二個(gè)中；以及將該第一個(gè)束與至少第二個(gè)束纏繞在一起，以形成繩索，使得第二材料的元件具有沿著繩索的長(zhǎng)度重復(fù)的幾何形狀。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于該第二材料的元件是絲，且步驟(B)包括圍繞該絲纏繞該組第一材料的纖維，使得該絲位于這些束的第一個(gè)的中心處。
14.一種檢查電梯系統(tǒng)中的承載件的方法，其中，該承載件包括第一材料的多個(gè)束，以及至少一個(gè)第二材料的元件，該第二材料具有使其與第一材料區(qū)分的特性，且沿著承載件的長(zhǎng)度設(shè)置，使得當(dāng)承載件在第一狀態(tài)下時(shí)，該元件具有沿著承載件的長(zhǎng)度重復(fù)的構(gòu)造，該方法包括的步驟為(A)檢查在承載件的長(zhǎng)度的一部分中的第二材料元件的構(gòu)造；(B)確定沿著長(zhǎng)度的該部分的第二材料元件的構(gòu)造的特性；以及(C)根據(jù)步驟(B)的確定來(lái)確定長(zhǎng)度的該部分的狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，包括確定元件構(gòu)造模式與第一構(gòu)造相比的變化的域值量，以及當(dāng)確定的特性的變化超過(guò)域值量時(shí)確定該承載件需要維修或者更換。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于步驟(C)包括確定該元件構(gòu)造的部分是否具有與元件構(gòu)造的另一部分相比不同的幾何形狀。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于步驟(A)包括從承載件的該部分獲得元件的圖像。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于步驟(A)包括對(duì)承載件的該部分采用x射線，或者獲得有關(guān)承載件的該部分的磁通量泄漏信息，或者對(duì)承載件的該部分采用渦電流探測(cè)技術(shù)中的至少一種。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于步驟(B)的特性包括元件的周期長(zhǎng)度。
全文摘要
一種諸如聚合物繩索加固帶之類的承載件包括至少一個(gè)不同材料的元件，該不同材料具有使其與構(gòu)成繩索的束的聚合物纖維區(qū)分的特性。第二材料的元件具有沿著承載件的長(zhǎng)度重復(fù)的構(gòu)造。該第二材料的元件的構(gòu)造提供了承載件上的局部應(yīng)變的一種容易探測(cè)的指示。當(dāng)承載件隨著時(shí)間而產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，第二材料的元件的構(gòu)造也變化。分析第二材料的元件沿著承載件的長(zhǎng)度的構(gòu)造提供了有關(guān)該帶的狀態(tài)的信息。
文檔編號(hào)D02G3/12GK1564898SQ02819584
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2002年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月3日
發(fā)明者P·A·斯圖基, N·R·巴爾德溫, A·I·拉夫倫泰夫, W·A·韋羅尼斯 申請(qǐng)人:奧蒂斯電梯公司