EP4389679A1 - Method for determining the discard state of a plastic rope - Google Patents

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Publication number
EP4389679A1
EP4389679A1 EP22216616.7A EP22216616A EP4389679A1 EP 4389679 A1 EP4389679 A1 EP 4389679A1 EP 22216616 A EP22216616 A EP 22216616A EP 4389679 A1 EP4389679 A1 EP 4389679A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rope
vibration
load
hoist
curve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22216616.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel ISENBECK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABUS Kransysteme GmbH
Original Assignee
ABUS Kransysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABUS Kransysteme GmbH filed Critical ABUS Kransysteme GmbH
Priority to EP22216616.7A priority Critical patent/EP4389679A1/en
Publication of EP4389679A1 publication Critical patent/EP4389679A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the degree of damage to a plastic rope of a hoist connected to a load-carrying device in order to determine the discard point, wherein the rope is partially wound onto a rope drum of the hoist connected to a drive and having a braking device, according to patent claim 1.
  • the invention is based on the object of providing a method for determining the discard point of a plastic rope of a hoist. According to the invention, this object is achieved by a method with the features of patent claim 1.
  • a defined load is attached to the plastic rope wound onto the rope drum of the hoist and this load is raised or lowered over a defined distance until a defined length of rope unwound from the rope drum is reached.
  • the rope is braked, causing the load connected to the rope to vibrate.
  • the mass vibration initiated by this is recorded as a rope force measurement over time using a force sensor.
  • the vibration curve obtained in this way is then compared with a reference vibration curve previously determined, preferably with the same rope when new, using the same method.
  • the discard date can now be determined from the difference between the measured vibration curve and the reference vibration curve.
  • several lowering and lifting processes are carried out with subsequent braking, whereby the rope vibrations initiated in each case are recorded over time by the force sensor and then averaged parameters based on the vibration curves obtained in this way are compared with corresponding parameters of the stored reference vibration curves.
  • This increases the accuracy of the investigation.
  • the natural frequencies of the vibration curves are used as parameters.
  • the degree of rope damage or the degree of change in the deformation behavior of the rope is evaluated on the basis of the change in the characteristic natural frequency.
  • the invention is also based on the object of providing a hoist with which it is possible to determine the discard readiness of its plastic rope. According to the invention, this object is achieved by a hoist with the features of patent claim 11. By arranging a force sensor which is connected to a control and evaluation unit which is connected to a database in which at least one reference vibration curve for a plastic rope is stored, wherein the control and evaluation unit is set up to carry out a method according to one of the aforementioned claims, it is possible to determine the discard readiness at any time on site.
  • a sequence control is stored in the control and evaluation unit, by means of which the method can be carried out at least partially automatically.
  • the sequence control can be designed in the form of a programmable logic controller (PLC). This can of course also be part of software installed in the control and evaluation unit.
  • PLC programmable logic controller
  • a weighing device is arranged to detect a picked-up load, which is connected to the control and evaluation unit. This enables the picked-up load to be determined directly.
  • the cable drum is connected to a rotation sensor, via which an unwound cable length can be detected and which is connected to the control and evaluation unit. This enables the length of the cable to be recorded before the braking process.
  • control and evaluation unit is connected to an optical and/or acoustic signal generator and is set up in such a way that a signal is emitted via the signal generator when a defined range for the discard readiness is reached. This prevents further operation of the hoist with a plastic rope that is ready for discard.
  • the control and evaluation unit is preferably set up in such a way that continuous signaling takes place until an authorized reset takes place after the plastic rope has been replaced.
  • the hoist 1 chosen as an embodiment comprises a trolley 12 arranged on a crane bridge 11.
  • the trolley 12 comprises a cable drum 14 connected to a drive 13, onto which a plastic cable 2 is wound and which has a braking device for braking the plastic cable 2.
  • the free end of the plastic cable 2 is fixed to a cable anchor point 15.
  • the plastic cable 2 can be wound onto the cable drum 14 or unwound from the cable drum 14 via the drive 13.
  • the plastic cable 2 receives a load-carrying device 3 in the form of a bottom block which has a load hook 31.
  • the load hook 31 receives a load 4.
  • a force sensor 32 in the form of a load cell is arranged between the load hook 31 and the load 4.
  • the trolley 12 also has a control and evaluation device 5 which is connected to the force sensor 32.
  • the control and evaluation device 5 is designed to carry out a method for determining the discard point of a synthetic rope and for this purpose comprises a database in which reference vibration curves for synthetic ropes in their new state are stored
  • a defined load 4 is first connected to the load-carrying device 3.
  • the load is raised by controlling the drive from a lower lifting position to a predetermined rope length (upper lifting position) and braked at this defined position, whereby the mass of the load 4 is excited to oscillate.
  • the hoist 1 or the crane system with trolley 12 and crane bridge 11 is also excited to oscillate.
  • the force transmitted via the plastic rope 2 is recorded over time by the control and evaluation device 5 via the force sensor 32. This results in an oscillation curve that decays over time (rope force-time function), which is first shifted to the ordinate via an offset and filtered via a high-pass filter to eliminate any transient low-frequency rope force components (see. Fig. 3 ).
  • the recorded vibration curve is, on closer inspection, a vibration superposition curve, which - in addition to other natural vibrations of secondary systems such as the hall floor or similar, which are neglected here - the natural vibration of the plastic rope 2 and the natural vibration of the hoist 1 (or the crane system).
  • the vibration curve is transformed from the time domain to the frequency domain by the control and evaluation device 5 using a fast Fourier transformation.
  • the superimposed total vibration is thereby broken down into its individual vibrations.
  • Figure 4 A fast Fourier transformation of the recorded vibration curve is shown schematically. By evaluating the peaks of this transformed curve, the peak of the natural vibration f EK of the hoist 1 (or the crane system) and the peak of the natural vibration f ES of the plastic rope 2 are identified.
  • the evaluation is carried out using empirically determined natural vibration data of the hoist 1 (or the crane system), which are stored in the database for this purpose.
  • the fast Fourier transformation of the recorded vibration curve is then compared with a fast Fourier transformation of a reference vibration curve stored in the database.
  • the reference vibration curve is a vibration curve obtained by the previously described method using the same plastic rope in its new state (reference plastic rope). It can be seen that the peak f ES of the natural frequency of the plastic rope 2 moves to the left as wear increases. The discard readiness is now assessed based on how large the distance is between the peak f ES,Ist of the natural frequency of the plastic rope 2 and the peak f ES,New of the natural frequency of the reference plastic rope.
  • a critical discard area can be defined on the basis of empirical measurements with synthetic ropes with different degrees of wear.
  • a position of the peak f ES,AR is determined (cf. Figure 6 ). From the distance between a determined peak f ES,Ist and this discard peak f ES,AR , the remaining service life of the synthetic rope can be determined (cf. Figure 7 ).
  • the critical discard area can be optimized by setting up a plastic rope vibration database in which the vibration curves obtained by the process and their fast Fourier transformation are stored.
  • the plastic rope vibration database can also include vibration curves and their fast Fourier transformation for different rope lengths and/or absorbed loads.
  • the assessment of the discard readiness can be carried out either by an operator or by the control and evaluation device by comparing it with a peak limit distance or peak limit distance range stored in the database.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Ablegereife eines mit einem Lastaufnahmemittel (3) verbundenen Kunststoffseils (2) eines Hebezeuges (1), wobei das Kunststoffseil (2) teilweise auf eine mit einem Antrieb (13) verbundene Seiltrommel (14) des Hebezeuges (1) aufgewickelt ist, die eine Bremseinrichtung aufweist, umfassend die nachfolgenden Verfahrensschritte: Aufnahme einer definierten Last (4) durch das Lastaufnahmemittel (3), Anheben oder Absenken der Last (4) durch Ansteuerung des Antriebs (13) bis eine definierte von der Seiltrommel (14) abgewickelte Seillänge erreicht ist, Durchführung einer definierten Abbremsung durch die Bremseinrichtung an der definierten Seillänge, Erfassung der hierdurch initiierten Massenschwingung über einen angeordneten Kraftsensor (32) als Seilkraftmessung über die Zeit, Vergleich der hierdurch erlangten Schwingungskurve mit einer hinterlegten Referenzschwingungskurve.The invention relates to a method for determining the discard readiness of a plastic rope (2) of a hoist (1) connected to a load-carrying device (3), wherein the plastic rope (2) is partially wound onto a rope drum (14) of the hoist (1) which is connected to a drive (13) and has a braking device, comprising the following method steps: taking up a defined load (4) by the load-carrying device (3), raising or lowering the load (4) by controlling the drive (13) until a defined length of rope unwound from the rope drum (14) is reached, carrying out a defined braking by the braking device on the defined length of rope, recording the mass vibration initiated thereby via an arranged force sensor (32) as a rope force measurement over time, comparing the vibration curve obtained thereby with a stored reference vibration curve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Schädigungsgrades eines mit einem Lastaufnahmemittel verbundenen Kunststoffseils eines Hebezeuges zur Bestimmung der Ablegereife, wobei das Seil teilweise auf eine mit einem Antrieb verbundene Seiltrommel des Hebezeuges aufgewickelt ist, die eine Bremseinrichtung aufweist, nach dem Patentanspruch 1.The invention relates to a method for determining the degree of damage to a plastic rope of a hoist connected to a load-carrying device in order to determine the discard point, wherein the rope is partially wound onto a rope drum of the hoist connected to a drive and having a braking device, according to patent claim 1.

Seile spielen in der Förder- und Hebetechnik eine große Rolle. Insbesondere dort, wo die Seile sicherheitsrelevante Aufgaben übernehmen, beispielsweise bei Hebezeugen oder Seilbahnen, ist es erforderlich, den sich über die Betriebsdauer des Seils einstellenden Verschleiß festzustellen. Hierzu müssen Litzenbrüche oder sonstige Erscheinungen, die auf ein mögliches Versagen des Seils hinweisen, frühzeitig erkannt werden.Ropes play a major role in conveying and lifting technology. Particularly where the ropes perform safety-relevant tasks, for example in hoists or cable cars, it is necessary to determine the wear and tear that occurs over the service life of the rope. To do this, strand breaks or other phenomena that indicate a possible failure of the rope must be detected at an early stage.

Zur Untersuchung von Drahtseilen wurden verschiedene Verfahren entwickelt, die eine messtechnische Untersuchung und Beurteilung des Seilverschleißes ermöglichen. Dabei macht sich beispielsweise das Verfahren der magnetinduktiven Drahtprüfung die Eigenschaft zunutze, dass Inhomogenitäten eines Drahtseiles magnetische Streufelder erzeugen. Durch die Erfassung des Seilumfangs durch eine Messspule können Drahtbrüche, Korrosion und Beschädigungen des Seiles anhand von Diagrammen lokalisiert werden. Bei einem anderen Verfahren, der Durchstrahlungsprüfung, erfolgt die flächenmäßige Abbildung der Volumendichte des Seils in einer Ebene. Gammastrahlen eines radioaktiven Isotops durchdringen hierbei das Seil und treffen unterschiedlich geschwächt auf einen Röntgenfilm auf der Rückseite des Seils auf.Various methods have been developed to examine wire ropes, which enable the measurement-based examination and assessment of rope wear. For example, the method of magnetic inductive wire testing makes use of the fact that inhomogeneities in a wire rope generate magnetic stray fields. By measuring the circumference of the rope using a measuring coil, wire breaks, corrosion and damage to the rope can be localized using diagrams. Another method, radiographic testing, is used to map the volume density of the rope in a plane. Gamma rays from a radioactive isotope penetrate the rope and, at different levels of attenuation, hit an X-ray film on the back of the rope.

In letzter Zeit kommen zunehmend auch Kunststoffseile zum Einsatz. Diese Seile erweisen sich als äußerst robust und widerstandsfähig und weisen ein erheblich geringeres Gewicht auf. Bei Kunststoffseilen besteht jedoch die Problematik, dass die bei Stahldrahtseilen etablierten Untersuchungsmethoden zur Ermittlung der Ablegereife für Kunststoffseile nicht verwendbar sind. An dieser Stelle ist ein Verfahren erforderlich, die eine Untersuchung und Beurteilung des Seilverschleißes von Kunststoffseilen ermöglicht.Recently, synthetic ropes have been increasingly used. These ropes have proven to be extremely robust and durable and are considerably lighter. However, the problem with synthetic ropes is that the testing methods established for steel wire ropes to determine the discard point cannot be used for synthetic ropes. A procedure is required that enables the investigation and assessment of rope wear on synthetic ropes.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Ablegereife eines Kunststoffseils eines Hebezeugs bereitzustellen. Gemäß der Erfindung wir diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This is where the present invention comes in. The invention is based on the object of providing a method for determining the discard point of a plastic rope of a hoist. According to the invention, this object is achieved by a method with the features of patent claim 1.

Es wurde gefunden, dass ein Kunststoffseil mit zunehmendem Verschleiß ein verändertes Schwingungsverhalten aufweist. Durch den Vergleich des Schwingungsverhaltens eines Seils mit dem Schwingungsverhalten eines Referenzseiles, insbesondere des gleichen Seils im Neuzustand, kann auf den Verschleißzustand und somit auf die Ablegereife des Kunststoffseils geschlossen werden.It was found that a synthetic rope exhibits a changed vibration behavior as it wears. By comparing the vibration behavior of a rope with the vibration behavior of a reference rope, in particular the same rope when new, conclusions can be drawn about the state of wear and therefore about the discard date of the synthetic rope.

Hierzu wird an das auf die Seiltrommel des Hebezeugs aufgewickelte Kunststoffseil eine definierte Last angehängt und diese Last über eine definierte Strecke angehoben oder abgesenkt, bis eine definierte von der Seiltrommel abgewickelte Seillänge erreicht ist. An dieser Position wird das Seil abgebremst, wodurch die mit dem Seil verbundene Last in Schwingung versetzt wird. Die hierdurch initiierte Massenschwingung wird über einen angeordneten Kraftsensor als Seilkraftmessung über die Zeit erfasst. Die so erhaltene Schwingungskurve wird anschließend mit einer zuvor bevorzugt mit dem gleichen Seil im Neuzustand mit demselben Verfahren ermittelten Referenzschwingungskurve verglichen. Auf der Grundlage von empirisch ermittelten Schwingungskurven von Seilen unterschiedlicher Verschleißkurven kann nun von dem Unterschied zwischen der gemessenen Schwingungskurve und der Referenzschwingungskurve die Ablegereife bestimmt werden.To do this, a defined load is attached to the plastic rope wound onto the rope drum of the hoist and this load is raised or lowered over a defined distance until a defined length of rope unwound from the rope drum is reached. At this position, the rope is braked, causing the load connected to the rope to vibrate. The mass vibration initiated by this is recorded as a rope force measurement over time using a force sensor. The vibration curve obtained in this way is then compared with a reference vibration curve previously determined, preferably with the same rope when new, using the same method. On the basis of empirically determined vibration curves of ropes with different wear curves, the discard date can now be determined from the difference between the measured vibration curve and the reference vibration curve.

In Weiterbildung der Erfindung wird die Referenzschwingungskurve und die jeweils erhaltene Schwingungskurve für den Vergleich in den Frequenzbereich transformiert. Hierdurch ist eine Analyse von Schwingungsbestandteilen ermöglicht. Bevorzugt erfolgt die Transformation mittels einer Fourier-Transformation. Hierdurch ist eine Zerlegung einer vorliegenden Schwingungsüberlagerung in ihre Einzelschwingungen ermöglicht. Frequenz und Amplitude jeder auftretenden Schwingung können so bestimmt werden. Rechnerisch erfolgt dies vorteilhaft durch eine Fast Fourier Transformation (FFT). Alternativ kann die Transformation auch mittels einer Laplacetransformation durchgeführt werden.In a further development of the invention, the reference oscillation curve and the oscillation curve obtained in each case are transformed into the frequency range for comparison. This enables an analysis of oscillation components. The transformation is preferably carried out using a Fourier transformation. This enables a decomposition of an existing oscillation superposition into its individual oscillations. The frequency and amplitude of each occurring Oscillations can be determined in this way. This is best done mathematically using a Fast Fourier Transformation (FFT). Alternatively, the transformation can also be carried out using a Laplace transformation.

In Ausgestaltung der Erfindung werden die charakteristischen Eigenfrequenzen der erhaltenen Schwingungskurve mit den charakteristischen Eigenfrequenzen der Referenzschwingungskurve verglichen. Vorteilhaft wird die zuvor empirisch ermittelte Eigenfrequenz des Hebezeugs bzw. des Kransystems verwendet, um aus der transformierten Schwingungskurve die Eigenfrequenz des Seils zu ermitteln.In an embodiment of the invention, the characteristic natural frequencies of the obtained vibration curve are compared with the characteristic natural frequencies of the reference vibration curve. The previously empirically determined natural frequency of the hoist or crane system is advantageously used to determine the natural frequency of the rope from the transformed vibration curve.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Lastaufnahmemittel eine Unterflasche, wobei der Kraftsensor eine Kraftmesszelle ist, die bevorzugt am Lasthaken, am Seilfestpunkt, an der Unterflasche oder an der Seiltrommellagerung angeordnet ist. Hierdurch ist das Verfahren einfach am Einsatzort eines Hebezeugs durchführbar.In a further embodiment of the invention, the load-carrying device is a bottom block, whereby the force sensor is a force measuring cell, which is preferably arranged on the load hook, on the rope anchor point, on the bottom block or on the rope drum bearing. This makes the method easy to carry out at the place of use of a hoist.

In Weiterbildung der Erfindung wird die erfasste Schwingungskurve in einer Schwingungskurvenhistorie abgespeichert und mit bereits hinterlegten Seilschwingungskurven verglichen. Hierdurch ist der Verschleißprozess eines Kunststoffseils über die Zeit abbildbar.In a further development of the invention, the recorded vibration curve is stored in a vibration curve history and compared with previously stored rope vibration curves. This makes it possible to map the wear process of a plastic rope over time.

In Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere Senk- und Hubvorgänge mit nachfolgender Abbremsung durchgeführt, wobei die jeweils initiierten Seilschwingungen über den Kraftsensor über die Zeit erfasst und nachfolgend auf Basis der hierdurch erlangten Schwingungskurven gemittelte Kenngrößen mit entsprechenden Kenngrößen der hinterlegten Referenzschwingungskurven verglichen werden. Hierdurch ist die Genauigkeit der Untersuchung erhöht. Vorzugsweise werden als Kenngrößen die Eigenfrequenzen der Schwingungskurven verwendet.In an embodiment of the invention, several lowering and lifting processes are carried out with subsequent braking, whereby the rope vibrations initiated in each case are recorded over time by the force sensor and then averaged parameters based on the vibration curves obtained in this way are compared with corresponding parameters of the stored reference vibration curves. This increases the accuracy of the investigation. Preferably, the natural frequencies of the vibration curves are used as parameters.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Grad der Seilschädigung bzw. der Grad der Änderung des Verformungsverhaltens des Seils auf Basis der Änderung der charakteristischen Eigenfrequenz bewertet.In a further embodiment of the invention, the degree of rope damage or the degree of change in the deformation behavior of the rope is evaluated on the basis of the change in the characteristic natural frequency.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die lokalen Maxima des Amplitudenspektrums der transformierten Schwingungskurve erfasst und mit hinterlegten lokalen Maxima einer transformierten Referenzschwingungskurve verglichen. Hierdurch sind markante Vergleichskenngrößen gebildet, die einfach vergleichbar sind.In a further embodiment of the invention, the local maxima of the amplitude spectrum of the transformed oscillation curve are recorded and compared with stored local maxima of a transformed reference oscillation curve. This creates distinctive comparison parameters that are easy to compare.

Der Erfindung liegt die weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein Hebezeug bereitzustellen, mit dem eine Bestimmung der Ablegereife seines Kunststoffseils ermöglicht ist. Gemäß der Erfindung wir diese Aufgabe durch ein Hebezeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Dadurch, dass ein Kraftsensor angeordnet ist, der mit einer Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist, die mit einer Datenbank verbunden ist, in der wenigstens eine Referenzschwingungskurve für ein Kunststoffseil hinterlegt ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche eingerichtet ist, ist eine Bestimmung der Ablegereife jederzeit vor Ort ermöglicht.The invention is also based on the object of providing a hoist with which it is possible to determine the discard readiness of its plastic rope. According to the invention, this object is achieved by a hoist with the features of patent claim 11. By arranging a force sensor which is connected to a control and evaluation unit which is connected to a database in which at least one reference vibration curve for a plastic rope is stored, wherein the control and evaluation unit is set up to carry out a method according to one of the aforementioned claims, it is possible to determine the discard readiness at any time on site.

In Weiterbildung der Erfindung ist in der Steuer- und Auswerteeinheit eine Ablaufsteuerung hinterlegt, mittels der das Verfahren zumindest teilautomatisiert durchführbar ist. Hierdurch ist eine weitgehend automatische Bestimmung der Ablegereife des Kunststoffseils des Hebezeugs mit einer aufgenommenen definierten Last ermöglicht. Beispielsweise kann die Ablaufsteuerung in Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) ausgeführt sein. Diese kann natürlich auch Bestandteil einer in der Steuer- und Auswerteeinheit aufgespielten Software sein.In a further development of the invention, a sequence control is stored in the control and evaluation unit, by means of which the method can be carried out at least partially automatically. This enables a largely automatic determination of the discard readiness of the plastic rope of the hoist with a defined load. For example, the sequence control can be designed in the form of a programmable logic controller (PLC). This can of course also be part of software installed in the control and evaluation unit.

In Ausgestaltung der Erfindung ist eine Wiegevorrichtung zur Erfassung einer aufgenommenen Last angeordnet, die mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist. Hierdurch ist eine unmittelbare Ermittlung der aufgenommenen Last ermöglicht.In an embodiment of the invention, a weighing device is arranged to detect a picked-up load, which is connected to the control and evaluation unit. This enables the picked-up load to be determined directly.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Seiltrommel mit einem Drehsensor verbunden, über den eine abgewickelte Seillänge erfassbar ist und der mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist. Hierdurch ist eine Erfassung der vor dem Bremsvorgang anliegenden Seillänge ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the cable drum is connected to a rotation sensor, via which an unwound cable length can be detected and which is connected to the control and evaluation unit. This enables the length of the cable to be recorded before the braking process.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Steuer- und Auswerteeinheit mit einem optischen und/oder akustischen Signalgeber verbunden und derart eingerichtet, dass bei Erreichen eines definierten Bereichs für die Ablegereife über den Signalgeber ein Signal abgegeben wird. Hierdurch ist einem weiteren Betrieb des Hebezeugs mit ablegereifem Kunststoffseil entgegengewirkt. Bevorzugt ist die Steuer- und Auswerteeinheit derart eingerichtet, dass eine fortlaufende Signalgebung erfolgt, bis eine autorisierte Rücksetzung nach erfolgtem Wechsel des Kunststoffseils erfolgt.In a further development of the invention, the control and evaluation unit is connected to an optical and/or acoustic signal generator and is set up in such a way that a signal is emitted via the signal generator when a defined range for the discard readiness is reached. This prevents further operation of the hoist with a plastic rope that is ready for discard. The control and evaluation unit is preferably set up in such a way that continuous signaling takes place until an authorized reset takes place after the plastic rope has been replaced.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1:
die schematische Darstellung eines Hebezeugs mit einer von einem Lastaufnahmemittel eines Kunststoffseils aufgenommenen Last;
Figur 2:
die Darstellung des Hebezeugs aus Figur 1 ohne Gehäuse und Kranbrücke;
Figur 3:
die Darstellung einer über einen Kraftsensor des Hebezeugs aus Figur 1 über die Zeit gemessenen Seilkraft-Schwingungskurve (mittels Hochpassfilter gefiltert und Offsetkorrektur verschoben);
Figur 4:
die Darstellung der Schwingungskurve aus Figur 3 nach Fast-Fourier-Transformation (FFT);
Figur 5
die Darstellung der Schwingungskurve aus Figur 3 über eine Referenzschwingungskurve gelegt;
Figur 6
die Darstellung der Schwingungskurven aus Fig 5 nach Fast-Fourier-Transformation (FFT) und
Figur 7
die Einordnung der Peaks der Eigenschwingung eines Seils in Relation zur einem Referenzpeak (Seil im Neuzustand) und einem festgelegten Ablegereife-Peak.
Other developments and refinements of the invention are specified in the remaining subclaims. An embodiment is shown in the drawings and is described in detail below. They show:
Figure 1:
the schematic representation of a lifting device with a load carried by a load-carrying device of a plastic rope;
Figure 2:
the representation of the hoist from Figure 1 without housing and crane bridge;
Figure 3:
the representation of a force sensor of the hoist from Figure 1 rope force oscillation curve measured over time (filtered using a high-pass filter and offset correction);
Figure 4:
the representation of the vibration curve from Figure 3 after Fast Fourier Transformation (FFT);
Figure 5
the representation of the vibration curve from Figure 3 placed over a reference vibration curve;
Figure 6
the representation of the vibration curves from Fig. 5 after Fast Fourier Transformation (FFT) and
Figure 7
the classification of the peaks of the natural vibration of a rope in relation to a reference peak (rope in new condition) and a specified discard peak.

Das als Ausführungsbeispiel gewählte Hebezeug 1 umfasst eine auf einer Kranbrücke 11 angeordnete Laufkatze 12. Die Laufkatze 12 umfasst eine mit einem Antrieb 13 verbundene Seiltrommel 14, auf die ein Kunststoffseil 2 aufgewickelt ist und die eine Bremseinrichtung zur Abbremsung des Kunststoffseils 2 aufweist. Das freie Ende des Kunststoffseils 2 ist an einem Seilfestpunkt 15 fixiert. Über den Antrieb 13 kann das Kunststoffseil 2 auf die Seiltrommel 14 aufgewickelt oder von der Seiltrommel 14 abgewickelt werden. Das Kunststoffseil 2 nimmt ein Lastaufnahmemittel 3 in Form einer Unterflasche auf, die einen Lasthaken 31 aufweist. Der Lasthaken 31 nimmt eine Last 4 auf. Zwischen Lasthaken 31 und Last 4 ist ein Kraftsensor 32 in Form einer Kraftmessdose angeordnet. Die Laufkatze 12 weist weiterhin eine Steuer- und Auswertevorrichtung 5 auf, die mit dem Kraftsensor 32 verbunden ist. Die Steuer- und Auswertevorrichtung 5 ist zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung der Ablegereife eines Kunststoffseils eingerichtet und umfasst hierzu eine Datenbank, in der Referenzschwingungskurven für Kunststoffseile im Neuzustand hinterlegt sind.The hoist 1 chosen as an embodiment comprises a trolley 12 arranged on a crane bridge 11. The trolley 12 comprises a cable drum 14 connected to a drive 13, onto which a plastic cable 2 is wound and which has a braking device for braking the plastic cable 2. The free end of the plastic cable 2 is fixed to a cable anchor point 15. The plastic cable 2 can be wound onto the cable drum 14 or unwound from the cable drum 14 via the drive 13. The plastic cable 2 receives a load-carrying device 3 in the form of a bottom block which has a load hook 31. The load hook 31 receives a load 4. A force sensor 32 in the form of a load cell is arranged between the load hook 31 and the load 4. The trolley 12 also has a control and evaluation device 5 which is connected to the force sensor 32. The control and evaluation device 5 is designed to carry out a method for determining the discard point of a synthetic rope and for this purpose comprises a database in which reference vibration curves for synthetic ropes in their new state are stored.

Bei dem als Ausführungsbeispiel gewählten Verfahren zur Bestimmung der Ablegereife eines mit einem Lastaufnahmemittel 3 verbundenen Kunststoffseils 2 des Hebezeugs 1 wird zunächst eine definierte Last 4 mit dem Lastaufnahmemittel 3 verbunden. Die Last wird durch Ansteuerung des Antriebs von einer unteren Hubposition bis zu einer vorgegebenen Seillänge (obere Hubposition) angehoben und an dieser definierten Position abgebremst, wodurch die Masse der Last 4 zur Schwingung angeregt wird. Zugleich wird auch das Hebezeug 1 (bzw. das Kransystem mit Laufkatze 12 und Kranbrücke 11) zur Schwingung angeregt.In the method chosen as an example for determining the discard readiness of a plastic rope 2 of the hoist 1 connected to a load-carrying device 3, a defined load 4 is first connected to the load-carrying device 3. The load is raised by controlling the drive from a lower lifting position to a predetermined rope length (upper lifting position) and braked at this defined position, whereby the mass of the load 4 is excited to oscillate. At the same time, the hoist 1 (or the crane system with trolley 12 and crane bridge 11) is also excited to oscillate.

Über den Kraftsensor 32 wird die über das Kunststoffseil 2 übertragene Kraft durch die Steuer- und Auswertevorrichtung 5 über die Zeit erfasst. Hierdurch ergibt sich eine über die Zeit abklingende Schwingungskurve (Seilkraft-ZeitFunktion), die zunächst über einen Offset auf die Ordinate verschoben und zur Beseitigung eventueller transienter niederfrequenter Seilkraftanteile über einen Hochpassfilter gefiltert wird (vgl. Fig. 3). Die erfasste Schwingungskurve ist bei genauerer Betrachtung eine Schwingungsüberlagerungskurve, welche - neben an dieser Stelle vernachlässigten weiteren Eigenschwingungen von Nebensystemen wie Hallenboden o.ä. - die Eigenschwingung des Kunststoffseils 2 und die Eigenschwingung des Hebezeugs 1 (bzw. des Kransystems) umfasst.The force transmitted via the plastic rope 2 is recorded over time by the control and evaluation device 5 via the force sensor 32. This results in an oscillation curve that decays over time (rope force-time function), which is first shifted to the ordinate via an offset and filtered via a high-pass filter to eliminate any transient low-frequency rope force components (see. Fig. 3 ). The recorded vibration curve is, on closer inspection, a vibration superposition curve, which - in addition to other natural vibrations of secondary systems such as the hall floor or similar, which are neglected here - the natural vibration of the plastic rope 2 and the natural vibration of the hoist 1 (or the crane system).

Zur Differenzierung der einzelnen Schwingungsanteile wird die Schwingungskurve von der Steuer- und Auswertevorrichtung 5 mittels einer Fast-Fourier-Transformation vom Zeitbereich in den Frequenzbereich transformiert. Die überlagerte Gesamtschwingung wird hierdurch in ihre Einzelschwingungen zerlegt. In Figur 4 ist schematisch eine solche Fast-Fourier-Transformation der erfassten Schwingungskurve dargestellt. Über eine Auswertung der Peaks dieser transformierten Kurve wird der Peak der Eigenschwingung fEK des Hebezeugs 1 (bzw. des Kransystems) und der Peak der Eigenschwingung fES des Kunststoffseils 2 identifiziert. Die Auswertung erfolgt anhand empirisch ermittelter Eigenschwingungsdaten des Hebezeugs 1 (bzw. des Kransystems), die hierzu in der Datenbank hinterlegt sind.To differentiate the individual vibration components, the vibration curve is transformed from the time domain to the frequency domain by the control and evaluation device 5 using a fast Fourier transformation. The superimposed total vibration is thereby broken down into its individual vibrations. In Figure 4 A fast Fourier transformation of the recorded vibration curve is shown schematically. By evaluating the peaks of this transformed curve, the peak of the natural vibration f EK of the hoist 1 (or the crane system) and the peak of the natural vibration f ES of the plastic rope 2 are identified. The evaluation is carried out using empirically determined natural vibration data of the hoist 1 (or the crane system), which are stored in the database for this purpose.

Nachfolgend wird die Fast-Fourier-Transformation der erfassten Schwingungskurve mit einer Fast-Fourier-Transformation einer in der Datenbank hinterlegten Referenzschwingungskurve verglichen. Im Ausführungsbeispiel ist die Referenzschwingungskurve eine durch das zuvor beschriebene Verfahren unter Verwendung des gleichen Kunststoffseils im Neuzustand (Referenzkunststoffseil) erhaltene Schwingungskurve. Es zeigt sich, dass sich der Peak fES der Eigenfrequenz des Kunststoffseils 2 mit zunehmendem Verschleiß nach links bewegt. Die Ablegereife wird nun danach beurteilt, wie groß der Abstand des Peaks fES,Ist der Eigenfrequenz des Kunststoffseils 2 zu dem Peak fES,Neu der Eigenfrequenz des Referenzkunststoffseils ist.The fast Fourier transformation of the recorded vibration curve is then compared with a fast Fourier transformation of a reference vibration curve stored in the database. In the exemplary embodiment, the reference vibration curve is a vibration curve obtained by the previously described method using the same plastic rope in its new state (reference plastic rope). It can be seen that the peak f ES of the natural frequency of the plastic rope 2 moves to the left as wear increases. The discard readiness is now assessed based on how large the distance is between the peak f ES,Ist of the natural frequency of the plastic rope 2 and the peak f ES,New of the natural frequency of the reference plastic rope.

Als Bewertungsmaßstab kann auf Basis empirischer Messungen mit Kunststoffseilen mit unterschiedlichem Verschleißgrad ein kritischer Ablegebereich definiert werden. Vor diesem Hintergrund wird eine Position des Peaks fES,AR festgelegt (vgl. Figur 6). Aus dem Abstand eines ermittelten Peaks fES,Ist zu diesem Ablegereife-Peak fES,AR kann dann auf die Restlebensdauer des Kunststoffseils geschlossen werden (vgl. Figur 7).As an evaluation criterion, a critical discard area can be defined on the basis of empirical measurements with synthetic ropes with different degrees of wear. Against this background, a position of the peak f ES,AR is determined (cf. Figure 6 ). From the distance between a determined peak f ES,Ist and this discard peak f ES,AR , the remaining service life of the synthetic rope can be determined (cf. Figure 7 ).

Durch den Aufbau einer Kunststoffseil-Schwingungsdatenbank, in der jeweils durch das Verfahren erhaltene Schwingungskurven und deren Fast-Fourier-Transformation abgelegt werden, kann der kritische Ablegebereich optimiert werden. Die Kunststoffseil-Schwingungsdatenbank kann darüber hinaus auch Schwingungskurven und deren Fast-Fourier-Transformation für unterschiedliche Seillängen und/oder aufgenommener Lasten umfassen. Die Beurteilung der Ablegereife kann entweder durch einen Bediener oder durch die Steuer- und Auswertevorrichtung mittels eines Abgleichs mit einem in der Datenbank hinterlegten Peak-Grenzabstand oder Peak-Grenzabstandsbereich erfolgen.The critical discard area can be optimized by setting up a plastic rope vibration database in which the vibration curves obtained by the process and their fast Fourier transformation are stored. The plastic rope vibration database can also include vibration curves and their fast Fourier transformation for different rope lengths and/or absorbed loads. The assessment of the discard readiness can be carried out either by an operator or by the control and evaluation device by comparing it with a peak limit distance or peak limit distance range stored in the database.

Claims (15)

Verfahren zur Ermittlung des Schädigungsgrades eines mit einem Lastaufnahmemittel verbundenen Kunststoffseils (2) eines Hebezeuges (1) zur Bestimmung der Ablegereife, wobei das Kunststoffseil (2) teilweise auf eine mit einem Antrieb (13) verbundene Seiltrommel (14) des Hebezeuges (1) aufgewickelt ist, die eine Bremseinrichtung aufweist, umfassend die nachfolgenden Verfahrensschritte: - Aufnahme einer definierten Last (4) durch das Lastaufnahmemittel; - Anheben oder Absenken der Last (4) durch Ansteuerung des Antriebs (13) bis eine definierte von der Seiltrommel (14) abgewickelte Seillänge erreicht ist; - Durchführung einer definierten Abbremsung durch die Bremseinrichtung an der definierten Seillänge; - Erfassung der hierdurch initiierten Massenschwingung über einen angeordneten Kraftsensor (32) als Seilkraftmessung über die Zeit; - Vergleich der hierdurch erlangten Schwingungskurve mit einer hinterlegten Referenzschwingungskurve. Method for determining the degree of damage of a plastic rope (2) of a hoist (1) connected to a load-carrying device in order to determine the discarding point, wherein the plastic rope (2) is partially wound onto a rope drum (14) of the hoist (1) connected to a drive (13) and having a braking device, comprising the following method steps: - Acceptance of a defined load (4) by the load-carrying device; - Raising or lowering the load (4) by controlling the drive (13) until a defined rope length unwound from the rope drum (14) is reached; - Carrying out a defined braking by the braking device on the defined rope length; - detection of the mass vibration initiated thereby via an arranged force sensor (32) as a cable force measurement over time; - Comparison of the vibration curve obtained with a stored reference vibration curve. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzschwingungskurve und die jeweils erhaltene Schwingungskurve für den Vergleich in den Frequenzbereich transformiert wird.Method according to claim 1, characterized in that the reference oscillation curve and the respectively obtained oscillation curve are transformed into the frequency domain for comparison. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristischen Eigenfrequenzen der erhaltenen Schwingungskurve mit den charakteristischen Eigenfrequenzen der Referenzschwingungskurve verglichen werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the characteristic natural frequencies of the obtained vibration curve are compared with the characteristic natural frequencies of the reference vibration curve. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zuvor empirisch ermittelte Eigenfrequenz des Hebezeugs (1) bzw. des Kransystems verwendet wird, um aus der transformierten Schwingungskurve die Eigenfrequenz des Seils zu ermitteln.Method according to claim 3, characterized in that the previously empirically determined natural frequency of the hoist (1) or the crane system is used to determine the natural frequency of the rope from the transformed vibration curve. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastaufnahmemittel (3) eine Unterflasche ist, wobei der Kraftsensor (31) eine Kraftmesszelle ist, die bevorzugt am Lasthaken (31), am Seilfestpunkt (15), an der Unterflasche oder an der Seiltrommellagerung angeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the load-carrying means (3) is a bottom block, wherein the force sensor (31) is a force measuring cell, which is preferably arranged on the load hook (31), on the rope fixed point (15), on the bottom block or on the rope drum bearing. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Schwingungskurve in einer Schwingungskurvenhistorie abgespeichert wird und mit bereits hinterlegten Schwingungskurven verglichen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recorded vibration curve is stored in a vibration curve history and is compared with vibration curves already stored. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Senk- und Hubvorgänge mit nachfolgender Abbremsung durchgeführt werden, wobei die jeweils initiierten Seilschwingungen über den Kraftsensor (32) über die Zeit erfasst und nachfolgend auf Basis der hierdurch erlangten Schwingungskurven gemittelte Kenngrößen mit entsprechenden Kenngrößen der hinterlegten Referenzschwingungskurven verglichen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that several lowering and lifting processes are carried out with subsequent braking, wherein the rope vibrations initiated in each case are recorded over time via the force sensor (32) and subsequently, on the basis of the vibration curves obtained in this way, averaged parameters are compared with corresponding parameters of the stored reference vibration curves. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngrößen die Eigenfrequenzen der Schwingungskurven verwendet werden.Method according to claim 7, characterized in that the natural frequencies of the vibration curves are used as characteristic variables. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Seilschädigung bzw. der Grad der Änderung des Verformungsverhaltens des Seils auf Basis der Änderung der charakteristischen Eigenfrequenz des Seils bewertet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the degree of rope damage or the degree of change in the deformation behavior of the rope is evaluated on the basis of the change in the characteristic natural frequency of the rope. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Maxima des Amplitudenspektrums der transformierten Schwingungskurve erfasst und mit hinterlegten lokalen Maxima einer transformierten Referenzschwingungskurve verglichen wird.Method according to claim 9, characterized in that the local maxima of the amplitude spectrum of the transformed oscillation curve are recorded and compared with stored local maxima of a transformed reference oscillation curve. Hebezeug, umfassend eine mit einem Antrieb (13) verbundene Seiltrommel, auf die ein Kunststoffseil (2) aufgewickelt ist und die eine Bremseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftsensor (32) angeordnet ist, der mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (5) verbunden ist, die mit einer Datenbank verbunden ist, in der wenigstens eine Referenzschwingungskurve für ein Kunststoffseil hinterlegt ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (5) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche eingerichtet ist.Hoist comprising a cable drum connected to a drive (13), on which a plastic cable (2) is wound and which has a braking device characterized in that a force sensor (32) is arranged which is connected to a control and evaluation unit (5) which is connected to a database in which at least one reference vibration curve for a plastic rope is stored, wherein the control and evaluation unit (5) is set up to carry out a method according to one of the preceding claims. Hebezeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer- und Auswerteeinheit (5) eine Ablaufsteuerung hinterlegt ist, mittels der das Verfahren automatisiert durchführbar ist.Hoist according to claim 11, characterized in that a sequence control is stored in the control and evaluation unit (5), by means of which the method can be carried out automatically. Hebezeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wiegevorrichtung zur Erfassung einer aufgenommenen Last (4) angeordnet ist, die mit der Steuer- und Auswerteeinheit (5) verbunden ist.Hoist according to claim 11 or 12, characterized in that a weighing device for detecting a picked-up load (4) is arranged, which is connected to the control and evaluation unit (5). Hebezeug nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (14) mit einem Drehsensor verbunden ist, über den eine abgewickelte Seillänge erfassbar ist und der mit der Steuer- und Auswerteeinheit (5) verbunden ist.Hoist according to one of claims 11 to 13, characterized in that the cable drum (14) is connected to a rotation sensor via which an unwound cable length can be detected and which is connected to the control and evaluation unit (5). Hebezeug nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (5) mit einem optischen und/oder akustischen Signalgeber verbunden ist und derart eingerichtet ist, dass bei Erreichen eines definierten Bereichs für die Ablegereife über den Signalgeber ein Signal abgegeben wird.Hoist according to one of claims 11 to 14, characterized in that the control and evaluation unit (5) is connected to an optical and/or acoustic signal generator and is set up such that a signal is emitted via the signal generator when a defined range for the discard readiness is reached.
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