DE102017112381A1

DE102017112381A1 - Automatisiertes Analyseverfahren für verschleißbehaftete Teile an Aufzugsanlagen

Info

Publication number: DE102017112381A1
Application number: DE102017112381.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Jaehne Linda
Current assignee: Jaehne Linda
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2037-06-07
Also published as: DE102017112381B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Analyseverfahren für verschleißbehaftete Teile an Aufzugsanlagen mittels eines von der Aufzugssteuerung autarken Systems.Erreicht wird dies nach der Erfindung durch eine Messdatengenerierung durch Sensormodule, die an Anlagenverschleißteilen befestigt sind. Die von den Sensoren generieten Daten werden per Funk zunächst an einen der Aufzugsanlage zugeordneten Einplatinencomputer, der als Servermodul fungiert, übertragen. Eine zweite Übertragung per Funk oder Online vom Servermodul an eine zentrale Datenbank gewährleistet die Überwachung und Auswertung der generierten Daten.

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Analyseverfahren für verschleißbehaftete Teile an Aufzugsanlagen mittels eines von der Aufzugssteuerung autarken Systems, dass die Überwachung und Diagnose einer Vielzahl von möglichen Fehlerquellen bzw. Abnutzungserscheinungen in Bezug auf den Verschleiß der jeweiligen Anlage zum Aufgabengebiet hat.
Dabei soll das erfindungsgemäße Verfahren anstatt der prüfenden Aufzugswartung zum Einsatz kommen. Typische Wartungsmethoden vor allem im Bereich der Aufzugsanlagen liegen bei der visuellen Wartung durch einen geschulten Wartungsmonteur und/oder verschiedenen Fernüberwachungsverfahren, bei denen meist Steuerungsparameter überwacht und kontrolliert werden. Bei der Fernwartung wird anhand von Referenzen wie Nutzungsdauer oder Erfahrungswerte ein fiktiver Wartungsbedarf ermittelt. Die Wartung ist ein Teil der Instandhaltung. Sie beinhaltet das Prüfen, Nachfüllen und Reinigen.
Die technische Überwachung von Aufzugsanlagen erfolgt zum überwiegenden Teil manuell. Dabei prüft ein externer Wartungsmonteur die Anlagen zeitpunktbezogen und visuell. Die Ergebnisse werden dem Betreiber gemeldet und nach dessen Rückmeldung bei Bedarf repariert und Instandgesetzt. Dieses Vorgehen ruft nachteiligerweise hohe Stillstandszeiten hervor.
Problematisch ist weiterhin zu sehen, dass der Bedarf der Instandhaltungsmaßnahmen subjektiv vom durchzuführenden Wartungsmonteur festgestellt wird. Kommt es trotz regelmäßiger Wartung zu Störungen, gestaltet sich die Störungssuche meist als schwierig und langwierig, da mehrere Problem- bzw. Störungsursachen überprüft werden müssen, um gezielte Maßnahmen einleiten zu können. Des Weiteren besteht die Möglichkeit der Fernüberwachung, die aber größtenteils auf Störungsbasis erfolgt. Dabei wird ein Fehler bzw. eine Störung der Steuerung sensorisch registriert und auf diese reagiert. Die Art der Störung wird mittels Referenztabellen festgestellt.
Dieses Vorgehen ist beispielsweise durch die EP 1 134 175 A2 offenbart. Hier wird ein Verfahren beschrieben, das insbesondere hydraulische Aufzugsanlagen per Fernüberwachung überprüft, damit auftretende Störungen schnellstmöglich beseitigt werden können. Des Weiteren werden in dieser Patentschrift die Bestimmung des Betriebszustandes sowie die Schadensbehebung mit Ermittlung deren Ursachen in den Fokus gerückt. Daten werden z.B. von einem Drucksensor erfasst und in einer Referenzfehlerliste zusammen mit einem auftretenden Ereignis abgespeichert, um in Folge dessen die Art der Wartung oder Reparatur bestimmen zu können. Werden hierbei definierte Schwellwerte überschritten, wird ein Notruf an die Zentrale abgesetzt.
Die Analyse der Verschleißteile findet hier nicht statt. Es wird eher auf ein verschlissenes Teil logisch zurückgeschlossen. Meldet der Drucksensor z.B. einen Druckabfall kommt eine defekte Dichtung in Betracht. Die Wartungsintervalle werden zum einen mit einer Verkehrsaufkommen-Berechnung und zum anderen über eine Fernüberwachung ermittelt.
Die Problematik dabei ist, dass zwar ein IST-Zustand der Anlage ermittelt wird, dieser sich aber im Falle der Fernüberwachung fast gänzlich auf die Steuerungsparameter bezieht. Verschleißerscheinungen können nicht zeitnah erfasst und mitgeteilt werden. Bei den Wartungsintervallen z.B. der Türen wird der aktuelle Zustand zum Zeitpunkt der Wartung lediglich visuell auf Laufqualität und Verschleiß geprüft und erfasst. Gegebenenfalls wird festgestellt, dass ein Teil ausgewechselt werden muss. Dieses muss zeitlich gesehen erst nach der Feststellung des Verschleißes organisiert werden, was zusätzliche Stillstandszeiten zur Folge hat.
In der Patentschrift WO 2013/ 055 346 A1 wird ein System beschrieben, welches ebenfalls Parameter der Anlage übermittelt und Daten für eine Wartung daraus gewinnt. Dabei werden aber keine exakten Daten zum Zustand der Verschleißteile gewonnen. Gleiches gilt bei dem Verfahren nach der Patentschrift EP 1 134 175 A2 .
Bei dem System WO 2013/ 055 346 A1 werden Ereignisse der Aufzugssteuerung klassifiziert und direkt an einen Monteur übermittelt. Außerdem kann ein Monteur zu Fehlersimulationszwecken Zustände an der Aufzugssteuerung einstellen und sich diese z.B. auf seinem Handy ansehen. Das System bietet dem Fachmann die Möglichkeit aus der Ferne Korrekturmaßnahmen an der Steuerung zu ergreifen. Zur Bestimmung der Wartungsintervalle werden z.B. die Signale der Türsteuerung abgegriffen und übermittelt sowie die Leistungsaufnahme überwacht. Der Verschleiß wird hier ebenfalls nur abgeleitet und geschätzt.
Bei der Wartung werden somit allgemein entweder die gesamte Anlage oder definierte Bereiche der Anlage gewartet. Diese Methoden lassen baldige Fehler, drohende Betriebsstörungen und den Verschleiß zum definieren Zeitpunkt erkennen, welche durch einen Monteur überprüft werden, betrachten jedoch nicht explizit den Zustandsverlauf der Verschleißteile einer entsprechenden Anlage. Infolgedessen wird nur auf den Verschleiß zum Zeitpunkt der Wartung reagiert bzw. auf Ausfälle und mögliche Störungsursachen, aber nicht zielgerichtet der allgemeine Verschleiß der Anlage durchweg kontrolliert.
In der Patentschrift WO 2009/ 109 471 A1 wird ein Verfahren zur Wartung einer Aufzugsanlage beschrieben, welches auf der Patentschrift EP 1 415 947 A1 fußt. Eine hierfür notwendige Vorrichtung wird nach dieser Veröffentlichung in die vorhandene Steuerung eingebunden. Dieser Verfahrensschritt ist allerdings ein wesentlicher Nachteil, da das offenbarte Wartungssystem so erst nach Ablauf der Garantie eines neuen Aufzuges zum Einsatz kommen kann, da andernfalls der Garantieverlust des Herstellers droht.
In der Patentschrift WO 2009/ 109 471 A1 ist ein System beschrieben, bei der die Auswertung der sensorischen Ereignisse auf der Vorrichtung mit Hilfe einer Fernwartungs-Funktion erfolgt, welche auf dieser Vorrichtung abgespeichert ist. Diese Funktionsweise im Stand der Technik unterscheidet sich wesentlich von dem im Folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, da im erfindungsgemäßen Verfahren auf speicher- und rechenintensive Hard- und Software verzichtet wird, was später näher erläutert wird.
In der EP 1 415 947 A1 bildet die Sensorik und die Auswerteeinheit eine bauliche Einheit. Diese Kopplung der Software mit der Sensorik verhindert aber nachteilig eine Flexibilität dahingehend, dass die Softwarefunktionen hier nicht beliebig erweitert werden können, ohne in die Sensormodule eingreifen zu müssen bzw. die Anlage aufzusuchen. Dies beschränkt die Funktionalität.
Des Weiteren wird in der WO 2009/ 109 471 A1 ausgeführt, dass bei den „Türbewegungen“ mittels Sensorik die Zeit für das Öffnen und Schließen der Tür erfasst wird (Anspruch 33). Eine Aufzeichnung und Überprüfung der eigentlichen Laufqualität erfolgt hierbei aber nicht, da lediglich die zeitliche Dauer erfasst und daraus der voraussichtliche Verschleiß abgeleitet wird.
Außerdem wird aus den Ansprüchen deutlich, dass bei dem System aus der Patentschrift WO 2009/ 109 471 A1 eine zielgerichtete Wartung fokussiert wird, die sich an zeitlich bestimmten extrapolierten Werten bestimmt. Der Bedarf für Instandhaltungs- und Reparaturzwecken wird hierbei aber nicht exakt ermittelt wird und die Anlage somit auch dann für Instandhaltungs-und Reparaturzwecken außer Betrieb genommen, wenn dies eigentlich noch nicht tatsächlich erforderlich ist.
Der Blick auf den Stand der Technik ergibt somit zusammenfassend, dass in allen bestehenden Systemen eine Wartung zeitlich und/oder mithilfe von zusätzlichen Parametern, wie z.B. Erfahrungswerten ermittelt und daraus ein Wartungsinterfall festgelegt wird. Erfahrungswerte werden zur Präzisierung der Nutzungsart mit in die Berechnung für Wartungsintervalle einbezogen. Aufgrund der Diversität der Gebäudenutzung können diese Erfahrungswerte als ein zusätzlicher arithmetischer Mittelwert angesehen werden, welcher den bekannten mathematischen Nachteil hat, dass keinerlei Randpunkte betrachtet werden. Man kann zwar Kategorien festlegen wie Wohn- oder Geschäftshaus, aber es wird nicht betrachtet, ob in dem Wohnhaus beispielsweise überwiegend alte Menschen oder Familien wohnen.
In Geschäftshäusern mit unterschiedlichsten Kundenaufkommen kann zudem nicht exakt vorausgesagt werden, wie viele Menschen die einzelnen Etagen aufsuchen. Bei Gebäuden mit Wohn- und Geschäftsparteien ist die Klassifizierung mit Erfahrungswerten noch ungenauer. Diese Verfahren lassen daher keine exakte Voraussage und somit auch keine Optimierung der Wartungsintervalle zu.
Vor dieser technischen Problematik stellt sich die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, ein automatisiertes Analyseverfahren für verschleißbehaftete Teile an Aufzugsanlagen zu schaffen, um Aufzugsanlagen derart zu überwachen, dass die Anlagen weitestgehend funktionstüchtig bleiben und verschleißbedingte Ausfälle und Betriebsstörungen ausbleiben, wodurch die Effizienz der Anlage generell erhöht wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zudem angestrebt, dass die Intervalle für „Nachfüllen“ und „Reinigen“ an Anlagenteilen als Teil der Wartung soweit ausgedehnt werden, dass diese bei der Hauptuntersuchung mit ausgeführt werden können.
Erreicht wird dies nach der Erfindung mit einer permanenten und automatisierten Überwachung und Analyse der Verschleißteile bei einer Anlage. Bei diesem neuen Verfahren soll die herkömmliche personengebundene Wartung weitestgehend von der Sensorik abgelöst werden und die Anlage soll lediglich zu Instandhaltungs- und Reparaturzwecken außer Betrieb genommen werden. Das erfindungsgemäße automatisierte Analyseverfahren für verschleißbehaftete Teile an Aufzugsanlagen ermöglicht zum ersten Mal eine vergleichbare und definierte Qualitätssicherung der Instandhaltung sowie der Anlage selbst. Es kann mit diesem System der Zustand einer Anlage mit anderen Anlagen, die mit diesem System aus- oder nachgerüstet sind, verglichen werden.
Inhalt des neuen Verfahrens ist es, die prüfende Wartung sensorbasiert und damit permanent durchzuführen und diese insbesondere auch als Dienstleistungen zentral zusammenzufassen. Mittels des erfindungsgemäßen Analyseverfahrens werden Messdaten von Verschleißteilen kontinuierlich und automatisiert aufgenommen und übermittelt. Dadurch beschränkt sich die eigentliche Wartung nur noch auf wenige Bereiche, z. B. die Säuberung der Aufzugsanlage. Diese einfachen Bereiche der Wartung, die nicht vom System nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgedeckt werden, können von unterwiesenem Personal ausgeführt werden und erfordern kein detailliert technisch geschultes Wartungspersonal. Das spart zusätzlich Kosten ein, da das Fachpersonal mit diesen Aufgaben nicht mehr beschäftigt werden muss. Die Instandhaltung wird damit effizienter und kostengünstiger. Der Austausch der vom Verfahren erfassten, tatsächlich verschlissenen Bauteile erfolgt hierbei vom Fachpersonal nur wenn erforderlich aber zeitnah, da das Fortschreiten des Verschleißes kontinuierlich erfasst wird und somit der Zeitpunkt einer Wartungsmaßnahme vorhersehbar wird. Dies ermöglicht ein vorausschauendes planvolles Handeln.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein automatisiertes Analyseverfahren für verschleißbehaftete Teile an Aufzugsanlagen vorgeschlagen, bei dem das Ziel der permanenten Überwachung sämtlicher Verschleißteile einer technischen Anlage gemäß Anspruch 1 dadurch erreicht wird, dass eine automatisierte, permanente und kontinuierliche Datengenerierung und - aufnahme zur IST-Erfassung der technischen Anlage und Überwachung der beweglichen Verschleißteile mittels Sensoren ausgeführt wird. Die von den Sensoren ausgegebenen Spannungen werden in definierten Intervallen, die zyklisch auf externe Parameter abgestimmt sind, erfasst. Als Sensoren kommen 3-Achsen Beschleunigungssensor-ICs zum Einsatz. Diese integrierten Schaltkreise können analoge (bspw. ADXL335) wie auch digitale (bspw. LIS3DH) Beschleunigungssensoren sein. Es können auch kombinierte Digitalsensoren aus Beschleunigungs- und Gyroskop-Sensor (bspw. LSM330DLC) eingesetzt werden.
All diese Sensoren, analoge und digitale, sind mikro-elektro-mechanische Systeme (MEMS) und arbeiten nach dem gleichen Prinzip, indem sie eine Änderung der Kapazität bei Bewegung erkennen. Diese Änderung der Kapazität und somit der Ladung hat eine Änderung der Spannung zur Folge. Die Spannung wird mit Hilfe eines Verstärkers welcher ebenfalls auf dem IC integriert ist verstärkt. Diese Spannung kann bei analogen Sensoren gemessen werden.
Bei digitalen Sensoren wird die Spannung über einen integrierten Analogdigitalwandler an die interne Logikschaltung übermittelt und kann dort über eine Datenschnittstelle wie I²C oder SPI abgerufen werden. Beide Schnittstellentypen sind serielle Schnittstellen und sind in der Literatur seit vielen Jahren ein Standard bei digitalen Sensoren. Egal ob digitale oder analoge Sensoren eingesetzt werden es wird immer eine Bewegung, Vibration oder Schwingung erfasst und ausgewertet. Wird eine Kombination von Bewegungssensor und Gyroskop Sensor verwendet kann zusätzlich die Rotation mit erfasst und ausgewertet werden.
Durch die zyklische Erfassung entsteht eine Messstrecke, wobei die erste aufgenommene Messstrecke als Referenz für die spätere kontinuierliche Datenerfassung dient. Für diese erste Erfassung der Referenzmessstrecke ist eine ordnungsgemäße und nicht verschleißbehaftete Funktion vorausgesetzt. Für identische Funktionen einer Anlage kann diese erste Referenzmessstrecke dann übertragen werden. Zum Beispiel kann eine Referenzmessstrecke einer Schachttür für eine andere Schachttür des gleichen Türtyps dienen. Dies unterscheidet sich wesentlich zur Erfassung der zeitlichen Dauer, aus dem Stand der Technik, bei dem voraussichtliche Verschleiße daraus abgeleitet werden, da nun im erfindungsgemäßen Messpunkteverfahren der Neuentwicklung die Detektion der konkreten Abweichung von Sollwerten ermöglicht wird.
Um nun den Verschleiß zu ermitteln, werden die Spannungsdaten der Sensoren immer mit der Referenzmessstrecke verglichen. Werden definierte Schwellenwerte überschritten, ist die Verschleißgrenze erreicht.
Die erfindungsgemäßen Sensoren befinden sich hierfür auf Sensormodulen, die mit einem integrierten Mikrocontroller für die Datenweiterleitung ausgestattet sind und diese Daten anschließend per Funk an ein zur Aufzugsanlage übergeordnetes Servermodul senden. Der Mikrocontroller hat hierbei die Funktion einer Brücke zwischen Sensor und Funkmodul, da der Sensor und das Funkmodul keine identische Schnittstelle zur Kommunikation haben. Über den Mikrocontroller wir die Verbindung zwischen dem I²C (Inter-Integrated Circuit) oder SPI Bus und der UART Schnittstelle (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) des Funkmoduls realisiert. Des Weiteren übernimmt der Mikrocontroller die Funktion der eindeutigen Adressierung eines jeden Sensormoduls. Außerdem sind auf dem Mikrocontroller die Daten zur Verbindung mit einem zum System gehörenden übergeordneten Servermodul hinterlegt.
Um einen niedrigen Energieverbrauch und damit eine hohe Lebensdauer dieser Sensormodule zu erreichen, wird das einzelne Sensormodul, wenn es gerade keine Daten erfasst, in einen Schlafmodus versetzt. Bei Verwendung eines Analogen Sensors wird ein Schwellwert auf den Spannungsausgang des Beschleunigungssensor ICs der Ebene mit der höchsten zu erwartenden Spannungsänderung definiert. Wird dieser Wert unterschritten wird angenommen, dass die Bewegung beendet ist und keine neuen Spannungen zu erwarten sind. Mittels eines Operationsverstärkers wird durch eine Komparatorschaltung, die sich ebenfalls auf dem Sensormodul befindet, das Sensormodul wieder aufgeweckt, also aktiviert zur Datenerfassung. Hierfür wird wider das Signal des Sensorausgangs der Ebene mit der höchsten Spannungsänderung abgegriffen.
Ein Operationsverstärker ist ein gleichspannungsgekoppelter elektronischer Verstärker deren Funktion durch eine äußere Beschaltung vielseitig einsetzbar wird. Bei der Verwendung eines Digitalen Sensors werden der Schlafmodus, der Normalmodus sowie die Schwellen für diese über die vom Sensor IC bereitgestellten Register eingestellt. Sobald die Schwelle für den Schlafmodus unterschritten wird, wird der Schlafmodus aktiviert. Wird die Schwelle für den Normalmodus überschritten werden neue Daten im internen Speicher des Sensor ICs abgelegt und gleichzeitig ein Ausgang am IC geschaltet, der dem Controller meldet das neue Werte gemessen und erfasst wurden. Daraufhin wird das Modul wider in der Normalmodus versetzt und die Daten werden vom Beschleunigungssensor an das Servermodul gesendet. Diese Sensormodule sind somit der elementare Bestandteil des erfindungsgemäßen Analyseverfahrens.
Die Erfassung der Messdaten durch die analogen Sensoren erfolgt über die vom Controller generierten Takte. Dabei werden die Takte gezählt und in einem zeitlich exakt definierten Intervall ausgelöst. Die Erfassung der Messdaten bei den digitalen Sensoren erfolgt über die Einstellung der Frequenz in den vom Sensor bereitgestellten Registern. Es werden die Daten in den internen FIFO-Speicher (First in First out) geschrieben und können von dort über das entsprechende Register ausgelesen werden. Beim auslesen des Speichers wird jeder Datensatz bestehend aus X-, Y- und Z-Achsendaten nummeriert um eine Kontrollsumme über die Anzahl der erfassten Datensätze zu erhalten. Über die Anzahl und die Frequenz lässt sich die korrekte Datenaufnahme bestimmen.
Damit entspricht dieser Teil der Erfassung einer Echt-Zeit Erfassung. Die Daten werden dann über das Funkmodul ebenfalls in Echt-Zeit bspw. an einen Einplatinencomputer, der als Servermodul genutzt wird, gesendet. Dieser Zwischenschritt der Funkverbindung zum Servermodul ist nötig, da technisch gesehen die Verbindung zu empfangsschwachen Bereichen wie Kellergeschossen hergestellt werden muss. Das Servermodul, das einer jeden Anlage explizit zugeordnet ist, überträgt die empfangenen und zwischengespeicherten Werte zusammen mit weiteren Daten wie z.B. Standort der Aufzugsanlage, mithilfe des Telekommunikationsnetzes drahtlos, zu einer zentralen Datenbank, zur Überwachung und Auswertung.
Als Servermodul kann jeder Einplatinencomputer eingesetzt werden, der mit der entsprechenden Peripherie wie z.B. ein GSM-Modul ausgerüstet wird. Insbesondere sind Einplatinencomputer hervorragend geeignet, die bereits die Schnittstelle für das Telekommunikationsnetz integriert aufweisen. Die Auswertung der übermittelten Ereignisse erfolgt bei diesem Verfahren über die zentrale Datenbank, auf der alle Ereignisse einer jeden Anlage gespeichert werden. Das neu entwickelte Verfahren bietet damit des Weiteren den Vorteil, dass die verwendete Hardware kostengünstig verfügbar ist.
Die Übermittlung der Daten über das Telekommunikationsnetz erfolgt mithilfe eines schlanken Übertragungsprotokolls wie MQTT, um eine schnellstmögliche Datenübertragung zu erreichen. MQTT ist ein offenes Nachrichtenprotokoll welches für „Machine-to-Machine“ Kommunikation entwickelt wurde. Die Weiterverarbeitung der Anlagendaten mit nachgelagerter Interpretation und Einleitung der darauf ermittelten Wartungsmaßnahmen erfolgt als Dienstleistung über eine erfindungsgemäß eigens dafür entwickelte Datenbank.
Die Stromversorgung der Sensormodule erfolgt autark von der Steuerung der Aufzugsanlage mittels geeigneter Spannungsquellen. Diese können Batterien, Akkus, Kondensatoren, Spulen oder weitere energiespeichernde Medien sein.
Um ein Höchstmaß an Effizienz des Sensormoduls und der Stromersparnis zu erreichen werden der Mikrocontroller und der Beschleunigungssensor in der Zeit des Stillstandes der Anlage in einem Schlafmodus gesetzt. Das Funkmodul wird in dieser Zeit abgeschaltet. Über einen Impuls, der durch die Bewegung des Moduls ausgelöst wird, wird das Modul wieder aufgeweckt. Bis das Sensormodul wieder bereit ist neue Daten aufzunehmen vergeht ca. 1ms.
Die Sensormodule werden an den beweglichen Teilen der Aufzugsanlage mittels geeignetem Montagebefestigungsmaterial, wie Montagekleber oder Schrauben, befestigt. Bewegliche Teile können dabei sein, das Verschleißteil selbst, mit dem Verschleißteil direkt oder indirekt verbundene Anlagenteile sowie mit dem Verschleißteil verbundene und nachgelagerte Anlagenteile.
Beispielhaft für eine direkte Verbindung ist die Gegengewichtsführung. Das Sensormodul, welches am Gegengewichtsrahmen befestigt ist, erfasst die zunehmende Pendelbewegung wenn die Führungen sich abnutzen.
Ein Beispiel für eine Indirekte Verbindung ist die Verschleißerfassung der Türrollen, bei dem das Sensormodul an dem Türblatt befestigt ist. Hier sind die Rollen an einer Vorrichtung befestigt. Die Rollen ruhen auf einer Laufschiene. An der Vorrichtung sind die Türblätter befestigt. Die Erfassung der Vibrationen, die von den Rollen verursacht werden, werden auf das Türblatt ähnlich einer Hebelwirkung über die Vorrichtung an dem die Rollen befestigt sind übertragen und erst dort registriert.
Als Beispiel für die Befestigung an einem verschleißbehafteten Teil selbst, kann die Treibscheibe angeführt werden. Kommt es zum Verschleiß z.B. des Lagers der Treibscheibe, wird dies sensorisch erfasst und diese komplett ersetzt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile des automatisierten Analyseverfahrens bestehen insbesondere darin, dass sichergestellt ist, dass die Verschleißteile einer permanenten Kontrolle unterliegen und somit in fest definierten Verschleißgrenzen ausgetauscht werden können.
Des Weiteren können Pflegemaßnahmen zur Instandhaltung zeitlich bestimmt und genau definiert werden. Dies hat zur Folge, dass die technischen Anlagen konstant gepflegt sind und Betriebsstörungen aufgrund von Fehlern an den Verschleißteilen vermieden werden können.
Daraus ergibt sich ein weiterer Vorteil, denn die Anlagen sind durch eine konstante Pflege und der daraufhin geringeren Ausfallquote effizienter. Dies wirkt sich positiv auf die Nachhaltigkeit der Anlage aus.
Weiter gestattet die Datenfernübertragung an die eingerichtete Datenbank, nicht nur eine Datensammlung, sondern auch eine Auswertung und Analyse der Daten. Somit ist ein permanenter IST-Zustand der Anlage bzw. der aktuelle Betriebszustand zu je der Zeit abrufbar. Ebenso wird durch die Analyse der Daten eine Interpretation dieser ermöglicht, aufgrund derer es möglich ist, Instandhaltungsmaßnahmen abzuleiten und gezielte Instandsetzungsmaßnahmen vor einem Ausfall der Anlage durchzuführen.
Aufgrund der definierten Ermittlung der Instandhaltungsmaßnahmen und einer entsprechenden Anlagendokumentation wird es dem Instandhaltungsteam ermöglicht, gleich mit den geeigneten Werkzeugen und Materialien zur Anlage zu fahren. Dies hat eine schnellere und effizientere Instandhaltungsabwicklung zu Folge. Verzögerungszeiten aufgrund von Materialbeschaffung sowie einer erforderlichen Fehlersuche bzw. Lokalisationen der Normabweichungen werden auf ein Minimum reduziert sowie ein möglicher Schadensfall kann rechtzeitig abgewendet werden.
Mithilfe des erfundenen Verfahrens ergibt sich eine lückenlose Dokumentation des Anlageverhaltens, was sich vorteilhaft auf die Kostenplanung der Anlage auswirkt.
Des Weiteren wird es ermöglicht Trendanalysen über die Anlage zu erstellen, die für evtl. weitere Belange des Benutzers verwendet werden können.
Das System ermöglicht weiterhin eine deutliche Reduktion der Betriebs- und Wartungskosten, da die Kontrolle bzw. Wartung von der Sensorik übernommen wird. Eine visuelle Prüfung ist in diesem Bereich nicht mehr erforderlich, denn der Verschleiß und die Laufqualität werden zu jedem Zeitpunkt ermittelt und analysiert. Dadurch ist es zum ersten Mal möglich, den Verschleiß und die Laufqualität zu jedem Zeitpunkt zu ermitteln. Mit Hilfe der Auswerteeinheit kann dadurch die Stillstandszeit auf das notwendige Minimum reduziert werden. Diese bezieht sich von nun an lediglich auf die Ausfallzeit, die zum Austausch oder zur Instandsetzung notwendig wird. Zusätzlich erfolgt eine gezielte vorzeitige Lokalisierung einer möglichen Störungsursache, die zielgerichtet instandgehalten werden kann, bevor eine Störung auftritt.
Durch die Ablösung der herkömmlichen prüfenden personengebundenen Aufzugswartung durch das sensorgestützte Analyseverfahren resultiert somit eine bessere CO2-Bilanz beim Unterhalt der Aufzugsanlagen und somit auch der gesamten Facilities, da Anlagen, welche mit dem neuen System ausgerüstet sind, nicht mehr in starren Intervallen aufgesucht werden müssen und sich die Einsätze an der Anlage verringern. Solche Facilities können u.a. sämtliche Gebäudeimmobilien, auch barrierefreie, sowie Fabriken, Krankenhäuser und Einkaufscenter sein. Des Weiteren können auch Aufzugsanlagen in öffentlichen Infrastrukturgebäuden, wie Bahnhöfen, Flughäfen und Häfen ferngewartet werden.
Aufgrund der Regelmäßigkeit und der exakt definierten Instandhaltungsmaßnahmen können die Kosten exakter bestimmt werden und zukünftig, nach entsprechender Dauer der Benutzung, gezielter vorausgesagt werden. Dadurch wird dem Besitzer eine bessere Kostenplanung, die Anlage betreffend, ermöglicht.
Die meisten Fernüberwachungssysteme sind steuerungsgebunden. Damit ergibt sich für den Betreiber ein zusätzlicher Aufwand, wenn er viele verschiedene Steuerungen unterschiedlicher Hersteller im Einsatz hat und diese jeweils mit ihrer eigenen Fernüberwachung ausgerüstet sind. Die Erfindung kommt ohne Eingriffe in die Aufzugssteuerung aus, da die verwendeten Controller als Teil der Sensormodule unabhängig von der eingebauten Aufzugssteuerung arbeiten. Dadurch ist das System wiederum sehr flexibel einsetzbar. Es ist somit auch besonders für ein Nachrüsten und die Integration in bestehende Anlagensysteme geeignet. Zudem ist die Garantie bei neuen Anlagen durch die Verwendung des automatisierten Analyseverfahrens nicht gefährdet.
Die Datenübertragung vom zentralen Server zur Datenbank ist aufgrund der Digitalisierung der aufgenommenen Daten über die Nutzung handelsüblicher Komponenten und vorhandener Protokolle zur Datenübertragung möglich. Hierbei kommt die Verwendung von Telekommunikationsnetzten zum Einsatz. Dafür ist der übergeordnete Server der Anlage mit einer ISDN-Karte, einem entsprechendem Modem, Surfstick mit Sim-Karte, GSM-Modul, PSTN-Modul, DSL-Modem oder dergleichen ausgestattet, um eine Einwahl in diese Netze zu gewährleisten. Der Einplatinencomputer wird hierbei idealerweise über das regulär vorhandene Stromnetz mit Spannung versorgt. Die Stromversorgung wird vom Hauseigenen Stromnetz abgegriffen und extra abgesichert.
Die Datenfernübertragung mittels eines schlanken Übertragungsprotokolls ist möglich, da die generierten Daten zu entsprechenden Datenpaketen gebündelt und anschließend versendet werden. Auch im Dauerbetrieb der Anlage wird nur ein geringes Datenvolumen generiert, da die Daten nach jedem abgeschlossenem Vorgang anschließend versendet werden. Daher verringert sich die Größe der generierten Datenpakete und eine rasche Datenübertragung wird ermöglicht. Die generierten Daten betreffen vorrangig spannungsbezogene Daten, die vom Sensor generiert werden und sind nicht sicherheitsrelevant. Es ist so über die vorgesehene Datenübertragung kein Zugriff auf den eigentlichen Betrieb der Anlage möglich, weshalb das entwickelte Verfahren nicht in die Sicherheit des Aufzuges eingreift. Für die Sicherheit der Anlagen ist zudem förderlich, dass die Controller der Sensormodule unabhängig von der Steuerung der Anlagen arbeiten. Somit sind mögliche schädliche Angriffe auf die Anlage ausgeschlossen.
Es besteht nicht nur die Möglichkeit, dass der Server die Daten an die Datenbank sendet, sondern über einen Client kann auch der Datenbestand des Servers abgerufen werden. Dies ermöglicht eine zusätzliche Überwachung des IST-Zustandes des erfindungsgemäßen automatisierten Analyseverfahren für verschleißbehaftete Teile an Aufzugsanlagen , was eine Ferndiagnose im Fehlerfall oder Ausfall eines oder mehrerer Sensormodule erlaubt.
Die für die Sensormodule verwendeten Sensoren sind nicht als sicherheitsrelevant anzusehen und es kann auf handelsübliche Sensoren zurückgegriffen werden, die ggf. nur noch für das Verfahren modifiziert bzw. konfiguriert werden müssen, um Störeinflüsse zu minimieren oder zu filtern. Hierfür kommt bei den Analogen Sensoren eine Hochpass-Filterschaltung zum Einsatz, welche ebenfalls auf dem Sensormodul untergebracht ist. Bei digitalen Sensoren werden die entsprechenden Register im Sensor aktiviert. Ein Eingriff der Sensoren in den Betrieb der Anlage und deren Steuerung ist ausgeschlossen.
Insbesondere ist bei Aufzugsanlagen angedacht, dass wenigstens ein Beschleunigungssensor ausgebildet ist, der die Bewegungen, Vibrationen und Schwingungen und/oder Rotationen der jeweiligen beweglichen Verschleißteile erfasst. Damit lassen sich die meisten bewegungsfähigen Verschleißteile exakt überprüfen.
Beispielhaft wird je ein Sensormodul mit einem Beschleunigungssensor an die Türblätter einer Aufzugsanlage angebracht, was wiederum dazu dient, den Verschleiß der Türrollen und der Türführungen ermitteln, da die Vibrationen, Schwingungen und Bewegungen, die von den Rollen ausgehen sowie die Pendelbewegung von den Führungen sich unmittelbar auf das Türblatt auswirken. Weiterhin ist vorgesehen, Sensoren für die Überwachung der Geräuschentwicklung sowie Füllstände in das System einzubinden. Dafür können handelsübliche Schallsensoren und Füllstandsensoren herangezogen werden.
Auch können über die Sensormodule die Betriebsstunden des Aufzuges ermittelt werden.
Im Falle eines Sensormodulausfalles wird dieser über eine logische Verknüpfung in der Datenbank sofort erkannt, da die Module immer in einer Weise redundant zu einander sind. Werden Verschleißdaten von einem Aufzug übermittelt erwartet die Datenbank Daten von mindestens zwei Modulen welche z.B. an Schachttür und Kabinentür, Kabinentür und Fahrkorb oder Fahrkorb und Gegengewicht befestigt sind. Bleiben die Daten eines der in Beziehung zueinander stehenden Module aus, wird ein Fehler erkannt. Das System, in Verbindung mit der Datenbank, ist somit ein redundantes System und es erhöht sich damit die Ausfallsicherheit.
Eine weitere Qualitätsverbesserung erfährt das Verfahren der Erfindung, durch die Maßnahme, dass sich die Betriebskosten aufgrund einer gezielten Anlagendokumentation permanent erfassen, auswerten und dokumentieren lassen und somit die Kosten veranschaulicht, gesenkt und geplant werden können.
Aufgrund der Trennung der Sensorik von der Auswerteeinheit wird eine hohe Flexibilität erreicht. Die Software zur Auswertung der übermittelten Ereignisse liegt auf einer zentralen Auswerteeinheit, worüber alle Anlagen ausgewertet werden. Dies erspart Einsätze an der Anlage bezüglich der Updates neuer Software. In dem erfindungsgemäßen Analyseverfahren ist die Sensorik von der Auswerteeinheit bewusst getrennt, so dass die gesamten Ereignisse, die an einer Anlage auftreten, übermittelt werden. Die Entkopplung der Software von der Sensorik ermöglicht, dass die Softwarefunktionen beliebig flexibel erweitert werden können, ohne in die Sensormodule eingreifen zu müssen bzw. die Anlage aufzusuchen. Das Verfahren verwendet damit eine zentral angeordnete Softwarefunktion, mit der alle Aufzüge ausgewertet werden können.
Ein Sensormodul, nach Anspruch 1 und 3, wird zum Beispiel an einen Türflügel einer Aufzugsanlage, nach Anspruch 2, befestigt. Sobald die Tür bewegt wird, wird mittels Beschleunigungssensor, die Richtung und Geschwindigkeit der Achsen x, y und z anhand des vom Sensor ausgegebenen Spannungsausschlags ermittelt. Die Spannungswerte werden anschließend über einen Mikrocontroller zyklisch an das Funkmodul weitergeleitet. Die Datenaufnahme wird auf die externen Parameter abgestimmt, in diesem Fall die Geschwindigkeit der Türbewegung, so dass sich eine Messstrecke über die gesamte Türbreite mit einem Abstand von ca. 1 mm von Messpunkt zu Messpunkt ergibt.
Diese Daten über den Öffnungs- und Schließvorgang werden zusammen mit weiteren Peripheriedaten, wie bspw. die aktuelle Haltestelle, an den übergeordneten Server mithilfe des im Sensormodul integrierten Funkmoduls übermittelt. Die generierten Daten werden dann zusammen mit u. a. dem Standort der Aufzugsanlage schnellstmöglich ungefiltert, nach Anspruch 4 und 5, über das Telekommunikationsnetz an die Datenbank gesendet und ausgewertet.
Verschleißt beispielsweise die Rollenführung an einem Türflügel, so nutzt sich diese nicht gleichmäßig ab. Aus diesem Grund wird unweigerlich der Türflügel in eine normabweichende Bewegung versetzt. Diese resultiert nicht aus dem standardmäßigen Öffnen oder Schließen der Tür. Die Veränderung wird aufgrund der geänderten Lage des Sensors, nach Anspruch 5, von der Auswerteeinheit registriert und mit dem Ursprungswert verglichen. Wird ein definierter Schwellwert der Spannungswerte überschritten, werden gemäß Anspruch 6 Maßnahmen abgeleitet.
Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Überwachung des Spiels einer vertikalen Führung. Hierbei wird nach dem vorangegangenen Beispiel die Aufzeichnung der Bewegungen, Vibrationen und Schwingungen und/oder Rotationen über die gesamte Förderhöhe punktuell erfasst. Mit zunehmendem Verschleiß der Führung wird das Spiel größer und die Förderplattform und/oder das Ausgleichsgewicht mit dem Sensor neigen sich in eine Richtung, der von der vorgesehenen Richtung abweicht.
Über die Ermittlung der Fahrten können weitere Daten abgeleitet und dokumentiert werden, so z. B. der Verschleiß der Tragmittel. Daraus können Pflegeintervalle bestimmt werden. Außerdem sollen, u.a. über die Ermittlung der einzelnen Fahrten und zurückgelegten Strecken, Schlussfolgerungen unter Zuhilfenahme weiter Sensordaten, wie die Umgebungstemperatur und des zeitlichen Verlaufs, gezogen werden. Ölstände der Gleitführungen können bestimmt und Instandhaltungsmaßnahmen eingeleitet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in zwei Figuren beispielhaft wiedergegeben. In den 1 und 2 sind das Sensormodul sowie mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die 1 zeigt die schematische Darstellung des Sensormoduls mit deren Hauptbestandteilen.
Das mit 1 gekennzeichnete Bauteil symbolisiert den Beschleunigungssensor. Dieser ist mit der Spannungsquelle 5 und dem Mikrocontroller 2 verbunden. Das Symbol mit der Nummer 3 repräsentiert die Komparatorschaltung. Sie ist ebenfalls mit der Spannungsquelle 5 und mit dem Mikrocontroller 2 verbunden.
Durch das Bauteil 4 gekennzeichnet ist das Funkmodul. Dieses bekommt die Daten und Befehle vom Mikrocontroller 2. Das Funkmodul wird ebenfalls von der Spannungsquelle 5 mit Spannung versorgt. Das Symbol Nummer 6 symbolisiert weitere Sensoren.
In der sind mögliche Einsatz- sowie Platzierungsmöglichkeiten dargestellt. Hierbei wird der redundante Aufbau deutlich.
Der mit 1 gekennzeichnete Bereich stellt die Bestandteile einer Schachttür oder einer Kabinentür dar. Diese wird ebenfalls als Automatiktür, Schiebetür oder Teleskopschiebetür bezeichnet. Die Tür besteht aus einer Laufschiene 6 auf dem der Rollenträger mit den Türflügeln 7 und 8 hängt. Die Türflügel sind in der mit 15 gekennzeichneten Schiene geführt. Die Module 14 werden in den unteren Ecken der Türflügel befestigt. Es ist immer eine Schachttür und eine sogenannte Kabinenabschlusstür vorhanden, an deren jeweils mindestens ein Modul 14 befestigt ist. Folglich sind die Module 14 redundant zueinander.
Der mit 2 gekennzeichnete Bereich stellt eine Drehtür 16 dar, wie sie häufig als Schachttüren eingesetzt wird. Diese sind die älteste Bauart von Türen und werden aus Gründen der Barrierefreiheit in Wohnhäusern durch Schiebetüren ersetzt. Die Drehtür 16 funktioniert wie eine normale Wohnungs- oder Haustür. Sie wird jedoch beim Öffnen durch eine Zugfeder oder ein Federstahlband leicht gebremst da sie damit automatisch wider schließt. Der Schließvorgang wird am Ende über einen Dämpfer abgefedert um ein Schlagen der Tür zu verhindern. Hier kann das Modul 14 in dem oberen Bereich der Tür platziert werden. Auch hier ist eine dahinter liegende Kabinenabschlusstür vorhanden. Folglich sind die Module 14 redundant zueinander.
Der mit 3 gekennzeichnete Bereich zeigt einen Aufzug mit Kabine 9 und Gegengewicht 10 welcher an einem Seil aufgehängt ist. Im oberen Bereich der Zeichnung ist eine Treibscheibe und eine Ablenkrolle dargestellt. Die Module 14 können sowohl im oberen, wie hier dargestellt, wie auch im unteren Bereich der Kabine 9 und des Gegengewichtes 10 befestigt werden. Folglich sind die Module 14 redundant zueinander.
Der mit 4 gekennzeichnete Bereich zeigt beispielhaft ein herkömmliches Antriebssystem bestehend aus Motor 12 und Getriebe 13. An der Welle des Motors 12 ist ein Handrad 11 befestigt. Mit diesem kann die Kabine im Falle eines Stromausfalles mechanisch bewegt werden. Der Motor 12 ist auf der anderen Seite der Welle über eine Kupplung mit dem Getriebe 13 verbunden. Am Getriebe 13 ist wiederum die Treibscheibe 5 befestigt. Es wird jeweils ein Modul 14 an Handrad 11 und Treibscheibe 5 befestigt.
Bekommt der Aufzug einen Fahrbefehl, wird der Rotor des Motors 12 in Bewegung gesetzt und treibt das Getriebe 13 an. Verschleißt z. B. die Kupplung zwischen Motor 12 und Getriebe 13 verzögert sich die Bewegung der Treibscheibe 5. Folglich sind die Module 14 redundant zueinander.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1134175 A2 [0005, 0008]
WO 2013/055346 A1 [0008, 0009]
WO 2009/109471 A1 [0011, 0012, 0014, 0015]
EP 1415947 A1 [0011, 0013]

Claims

Automatisiertes Analyseverfahren für verschleißbehaftete Teile an Aufzugsanlagen mittels eines von der Aufzugssteuerung autarken Systems umfassend - eine Messdatengenerierung durch Sensormodule, die an Anlagenverschleißteilen und/oder an direkt oder indirekt mit diesen Anlagenverschleißteilen verbundenen oder nachgelagerten Anlagenteilen befestigt sind, - eine erste Funkübertragung der von den Sensoren generierten Daten sowie weiterer Peripheriedaten an einen der Aufzugsanlage zugeordneten Einplatinencomputer, der als Servermodul fungiert, sowie - eine zweite Übertragung per Funk oder Online vom Servermodul an eine zentrale Datenbank zur Überwachung und Auswertung der generierten Daten.
Automatisiertes Analyseverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das Verfahren autark von der Aufzugsanlage und dessen Steuerung arbeitet, - wobei die Messdaten über Sensormodule erfasst werden, die zumindest zum Teil über eine eigene Spannungsversorgung verfügen.
Automatisiertes Analyseverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Quellen zur Spannungsversorgung der Sensormodule stromspeichernde Medien wie Batterien und/oder Akkumulatoren und/oder Kondensatoren und/oder Spulen verwendet werden.
Automatisiertes Analyseverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormodule mit Sensoren versehen sind, die einen Zugriff über die Sensoren in den Betrieb der Anlage und deren Steuerung ausschließen und somit unkritisch sind in Bezug auf die Anlagensteuerung.
Automatisiertes Analyseverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten per Funk vom Sensormodul zum Servermodul und online von dem übergeordneten Servermodul zur Datenbank übertragen werden und/oder die Servermoduldaten von einem Client abgefragt werden können.
Automatisiertes Analyseverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass - in der Datenbank die Belastung sowie die Abnutzung der mit Sensormodulen versehenen Anlagenverschleißteile und weiteren Anlagenteile kontinuierlich erfasst, aufgezeichnet, ausgewertet und dokumentiert werden, - wobei die erforderlichen Instandhaltungsmaßnahmen aus diesen derart bearbeiteten Messdaten abgeleitet und geschlussfolgert werden.
Automatisiertes Analyseverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass - durch eine zyklische Erfassung von Messdaten der Sensormodule Messstrecken erstellt werden, - wobei Referenzmessstrecken bei ordnungsgemäßer und nicht verschleißbehafteter Funktion erstellt und für identische Funktionen an anderer Stelle einer Anlage genutzt werden, - so daß die erste aufgenommene Messstrecke als Referenz für die spätere kontinuierliche Datenerfassung dient.
Sensormodul zur Verwendung mit dem automatisiertes Analyseverfahren der vorangegangenen Ansprüche umfassend - zumindest einen Beschleunigungssensor oder einen Sensor kombiniert aus Beschleunigungs- und Gyroskop Sensor - mit integriertem Mikrocontroller zur Datenzwischenspeicherung, - zumindest einer Quelle zur Spannungsversorgung sowie - einem Funkmodul zur Übertragung der Messdaten an ein Servermodul.
Sensormodul zur Verwendung nach dem automatisiertes Analyseverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Steuerung Teil des Sensormoduls ist, die dieses zur Bewirkung eines reduzierten Energieverbrauchs und somit längerer Standzeiten bei zeitlich definiertem Ausbleiben einer Messdatenerfassung in einen Schlafmodus versetzt, - wobei mittels eines Operationsverstärkers das Sensormodul wieder aktiviert wird zur Datenerfassung, sobald Messdaten zu erfassen sind.
Sensormodul zur Verwendung nach dem automatisiertes Analyseverfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Messdaten durch die Sensormodule erfolgt.
Sensormodul zur Verwendung nach dem automatisiertes Analyseverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormodule mit einem Beschleunigungssensor, Füllstand- und/oder Schallsensoren ausgestattet sind.