CN103476697A - 用于识别起重设备中使用的纤维绳索的报废状态的设备 - Google Patents

Abstract

本发明总体涉及使用高强度纤维绳索（1）来代替钢绳索的诸如起重机的起重设备。在此方面，本发明特别地涉及用于检测在这种起重设备中使用的高强度纤维绳索的报废状态的设备，包括用于检测至少一个绳索参数的检测系统（2），还包括用于评估绳索参数并依据绳索参数评估提供磨损信号的评估单元（3）。根据本发明，所述设备的用于检测报废状态的检测系统包括多个不同地构造的检测机构（2a，2b，2c），用于多个不同的绳索参数的磁、机械、光学和/或电子检测，该多个参数可以由评估单元（3）独立地和/或彼此相互结合地进行评估，用于识别磨损状态。

Description

用于识别起重设备中使用的纤维绳索的报废状态的设备

技术领域

本发明总体涉及使用高强度纤维绳索来代替钢绳索的诸如起重机的起重设备。在此方面，本发明特别地涉及用于识别在这种起重设备中使用的高强度纤维绳索的报废状态的设备，其包括用于检测至少一个绳索参数的检测装置，还包括用于评估绳索参数并依据绳索参数评估提供报废信号的评估单元。

背景技术

近来，已试验起重机使用由诸如芳酰胺纤维（HMPA）、芳酰胺/碳纤维混合物、高模量聚乙烯纤维（HMPE）或聚对亚苯基苯并双噁唑纤维（PBO）的合成纤维制成的高强度纤维绳索来代替使用多年的已受考验的钢绳索。这种高强度纤维绳索的优点在于它们的轻质。这种高强度纤维绳索在相同绳索直径和相同或较高的拉伸强度的情况下比相应的钢绳索轻很多。特别对于具有相对大的绳索长度的高起重机，实现了较大的重量节省，该重量节省会计入起重机的静重载荷并在起重机的其它方面的结构设计不改变的情况下导致相对高的有效载荷。

但是，这种高强度纤维绳索的不利特性在于它们在没有实质的、较长的初始迹象的情况下的断裂行为或失效。而在钢绳索中磨损是明显可见的并在较长时间段提前提供失效信号，例如通过容易注意到的单条钢线的断裂以及相应的张开，高强度纤维绳索几乎不会示出肉眼可容易觉察的并且在实际失效之前在较长时间段内明显地示出其自身的任何过度磨损的迹象。在此方面，需要智能监测测量以便及时地识别高强度纤维绳索的报废状态。

从DE19956265B4已知一种设备，用于监测起重机上的起重绞盘的运转，其监测起重索的绳索力和绳索绞盘上的起重索的杠杆臂并由此确定作用在绳索绞盘上的载荷，其存储在载荷谱计数器中。此载荷谱计数器集成在起重绞盘中，以可回收地保留绳索绞盘的关于绳索绞盘的移除和重新安装的历史。从EP0749934A2进一步已知一种载荷谱计数器，其确定发生的载荷改变、确定每次载荷改变时作用在起重绞盘上的绳索力、由此计算载荷谱并在考虑所谓的维勒

曲线情况下计算并显示绳索绞盘的剩余使用寿命。

但是，起重绞盘的这种监测测量不能真正可靠地给出高强度纤维绳索的剩余使用寿命或报废状态，其原因在于高强度纤维绳索会承受各种应变和损伤，其影响磨损并独立于绞盘应变，举例来说，例如在滑轮组处的偏斜和弯曲应变、在绳索上的外部吹动和冲击、接触绳索的部件的表面污染等。另一方面，由于高强度纤维绳索的使用寿命和磨损可能依赖于使用条件和对高强度纤维绳索的外部影响而剧烈波动，因此用于高强度纤维绳索的固定使用寿命标准在实践中与实际使用寿命的有效利用和所要求的安全性考虑是相矛盾的。

发明内容

基于此，本发明的根本目的是提供一种改进的用于确定高强度纤维绳索的报废状态的设备，其避免了现有技术的缺点并进一步以有利的方式改良了现有技术。优选地，应当实现报废状态的可靠的、精确的确定，其在未使安全性面临危险的情况下有效利用纤维绳索的剩余使用寿命，并为此目的使用在建筑机械的苛刻使用条件下也能可靠地操作的简单检测装置来管控。

根据本发明，此目的由根据权利要求1的设备来实现。本发明的优选实施例为从属权利要求的主题。

根据本发明的有利方面，因此建议在报废状态的确定过程中不依靠单一标准，而避免了很难地检测到的预先迹象的问题，其中对纤维绳索的不同的有关参数监测改变并根据单个参数的较大改变或多个参数的多个较小改变来确定报废状态。根据本发明，设备的用于识别报废状态的检测装置包括多个不同的检测机构，用于多个不同的绳索参数的磁、机械、光学和/或电子检测，其可以由评估单元独立地和/或彼此相互结合地进行评估，用于识别报废状态。用于确定报废状态的不同绳索参数，诸如所述的横向抗压刚度和横截面改变，或可替换地或另外地，绳索伸长和绳索磁特性或其它机械、光学和/或电子绳索参数的使用基于依赖于应变和对纤维绳索的影响的考虑，显示绳索磨损或提供报废状态信号在不同的情况下可能为不同的参数，或者报废状态也可能不是由仅仅单一参数的实际较大改变来显示，而是由多个参数的较小改变来显示。

在本发明的进一步改良中，所述的评估单元构造为当检测到的绳索参数中的至少一个或它的改变超过相关的极限值/降到相关的极限值以下时输出报废信号，并且还当从所有检测到的绳索参数或检测到的绳索参数的子组得到的间接绳索参数或它的改变超过相关的极限值/降到相关的极限值以下时输出报废信号。

在本发明的进一步改良中，所述的评估单元构造为不仅对多个绳索参数本身检测和检查各自的改变或与极限值进行对比，而且还考量多个绳索参数之间的相依性。例如，当不同的绳索参数已经出现预定改变时，对于绳索参数的允许的改变和/或允许的极限值可能变换或改变。由此，尤其是可以检测更复杂的疲劳或损坏现象，并识别报废状态。如果例如假定横向抗压刚度上的增加会伴随绳索直径的减小，那么在评估单元检测到增加的横向抗压刚度时，用于绳索直径的极限值可降低和/或允许的绳索直径的期望范围可降低。如果测量装置然后确定绳索直径降到降低的绳索直径极限值以下和/或落到降低的期望范围以外，可以输出报废信号。以类似的方式，可替换地或附加地，评估单元可以考量变化最大的绳索参数之间的相依性，例如绳索刚度和绳索伸长之间的前述相依性，以便在较高的弯曲刚度时，预期到增加的绳索长度并将相应的极限值考虑在内。

在此方面，在本发明的进一步改良中，可以使用不同的绳索直径。根据本发明的进一步的方面，建议监测横向抗压刚度或绳索横截面的改变，并用它作为用于报废状态的指示器。特别地，用于检测绳索改变的检测装置可以具有横向抗压刚度确定机构和/或横截面确定机构，用于确定横向抗压刚度或绳索横截面，其中评估单元监测横向抗压刚度或确定的绳索横截面的改变并且在必要时提供报废信号。

在高强度纤维绳索的长期试验中可以看到，随着应变和弯曲周期次数增加，横向抗压刚度以特有的方式改变，特别示出为增加。因此，改变的横向抗压刚度的程度还可以以有利的方式用于决定报废时间。在此方面，横向抗压刚度上的增加可能伴随绳索直径的减少。可以给予绳索较高的弯曲刚度，和/或可以发生永久的、可测量的绳索伸长。特别地，可以测量横向抗压刚度的改变与绳索直径的改变的相依性，其中特别是可以依赖于绳索直径尺寸的减小来测量横向抗压刚度的增加。可替换地或附加地，可以确定绳索刚度的改变相对于绳索长度改变的相依性，其中特别是可以确定依赖于绳索长度增加的绳索刚度的增加。在此方面，报废信号的输出一般依赖于监测到的横向抗压刚度或绳索横截面获得。但是，报废状态的较精确的确定有利地通过考量不同的绳索参数获得。

在此方面，绳索的横向抗压刚度一般可以以各种方式来确定。在本发明的有利的进一步改良中，从卷筒直径、绳索直径、绳索规格和张力计算的数据可以用作用于测量的基础，或测量过程可以依赖于指定的从卷筒直径、绳索直径、绳索规格和张力计算的数据而控制，并且可以设定相应的测量参数。特别地，当以预定的拉伸载荷作用在绳索上时，可以获得横向抗压刚度，其中预定的拉伸载荷有利地可以在以下范围内进行选择，即起重设备根据它预计用途进行操作的过程中实际产生的拉伸载荷。通过确定在绳索的拉伸载荷下的横向抗压刚度，可更好地确定绳索的损坏或疲劳现象。

在本发明的进一步改良中，各自的预定横向力可以作用在一个绳索部分或多个绳索部分上，特别地可以夹持一个绳索部分或多个绳索部分，用于确定横向抗压刚度，其中检测或确定直径的改变和/或绳索横截面的改变，其在横向力下获得。在此方面，在预定的横向力下，可以测量所获的横截面或直径的改变，和/或可替换地，可以测量用于实现横截面和/或直径的预定改变所需要的横向力。可替换地或附加地，可以施加变化的横向力，并且可以确定依赖于变化的横向力所获得的横截面或直径的改变，和/或可替换地，可以测量为了实现横截面或直径的不同改变所需的横向力。

在本发明的有利的进一步改良中，可以引导绳索至两个相互相对设置的夹爪之间以确定它的横向抗压刚度，并且绳索可以由夹爪夹持，从而它们可以由合适的调节装置朝向彼此移动，其中两个夹爪有利地每个都可以具有绳索凹槽。

在此方面，绳索横截面一般可以以不同的方式来检测。有利地，所述的绳索横截面确定机构可以包括用于在至少两个不同的平面内检测绳索直径的直径检测机构，并从该两个已确定的绳索直径来确定绳索的横截面积。在横向抗压刚度的前述确定过程中，也可以提供一个绳索部分或多个绳索部分在多个平面内的检测，例如，由在不同平面内彼此相关地定位的多个夹爪对同时或顺次地夹持各自的绳索部分。另外，一般公认地可想到的是由仅从在一个平面内确定的一个绳索直径来确定或得出绳索的横截面积。但是，有利地，从彼此接近垂直的不同平面内确定的两个绳索直径来确定绳索横截面或绳索的横截面积，在原因在于从而可以考量对纤维绳索强度无害的横截面改变和/或变形，并且可以避免过早的磨损断定。高强度纤维绳索在横向载荷下示出椭圆化的横截面改变，诸如可以发生在例如导绳滑轮处或绳索绞盘处，即起始状态下本身为圆形的横截面向压平的截面改变，其本身还无害于纤维绳索的耐用性或强度。但是，如果绳索横截面改变为使得横截面积减小，那么此有利地作为用于早期磨损的迹象。特别地，当绳索横截面示出预定的渐缩时或者如果绳索的横截面积尺寸的减小超过预定尺寸，则评估设备可以提供报废信号。

在此方面，可以以不同方式来进行直径确定。例如，可以提供借助光辐射的光学采样和用于检测阴影宽度的相关传感器。但是，在本发明的有利的进一步改良中，从相对设置的侧面进行绳索的机械采样，以确定绳索直径。优选地，可以提供至少一个可弹性预加载的夹持机构对，优选地呈可以压靠绳索的导绳滑轮或具有绳索凹槽的夹爪的形式，距离测量单元与其关联以测量在作用到绳索的状态下的夹持机构彼此的距离。

在本发明的有利的进一步改良中，可以通过一对相同的夹持机构对或通过多对相同的夹持机构对来执行横向抗压刚度的确定和绳索横截面的确定或直径的确定，以便可以节省测量次数并且避免不同的夹持。例如，单纯的直径或横截面的确定可以在足够小的横向压力的情况下进行，然后可以增加横向压力以执行横向抗压刚度的测量。

绳索的偏斜时为了不影响直径的确定，可以可移动地悬挂所述的采样机构，以便在应用至绳索的状态下，它们可以参与绳索的移动，特别是横向绳索移动。特别地，前述的导绳滑轮形式的可预加载的夹持机构可以一方面相对于彼此移动，另一方面还可以横向于和/或平行于纵向绳索长度一起移动，以便即使在不希望有的绳索偏斜的情况下也能够准确地确定绳索直径。

有利地，在至少两个平面内进行绳索测量，以能够在确定横截面积时消除来自圆形形状的绳索横截面的偏差。为了此目的，例如，可以提供两对导绳滑轮对或夹爪，其设置在彼此垂直的平面内并且每对都能够抵靠彼此而弹性地夹持。

在本发明的进一步改良中，作为所述的横向抗压刚度或横截面积或横截面形状的替代和补充，可以使用不同的其它绳索参数。根据本发明的进一步的方面，在此以有利的方式监测嵌入纤维绳索中且包括与绳索的纤维不同的材料的指示区段的改变。纤维绳索自身的纤维或纤维线股中的很难检测到的改变可以借助这种指示区段来规避，这种指示区段嵌入在线股的中心或者还可以设置在纤维绳索的纤维线股之间，特别是当指示区段就它的构造和/或它的材料而言选择为使得指示区段示出了比纤维绳索的纤维线股更快速的改变和/或这种改变可以较容易地检测到。在此，纤维绳索中这种指示区段的监测仅仅本身也可以带来特定的优点，而无需监测进一步的参数。

指示区段特别地包括影响磁场和/或磁传导和/或可磁化的材料，优选地，金属的连续区段。检测机构在此有利地构造为磁操作，其中特别可以提供磁场传感器，借助其可以确定所述的指示区段的磁特性。指示区段的磁特性特别地在指示区段断裂时改变，以便可以容易地检测磁通量的或磁场的相应改变并且可以利用其作为磨损指示器。如果发生了磁传导指示区段的断裂，通过磁感应监测可以识别或者通过磁场的相应中断可以检测。

作为指示区段的和相关的检测机构的这种磁操作构造的替代或补充，可选地也可以监测所述的指示区段中不同的改变，并且也可以使用其它监测原理。例如，指示区段可以构造为导电的，且本文提供的纤维绳索的或指示区段的导电率可以使用相应构造的检测机构来监测。可替换地或附加地，也可以监测所述的指示区段的热传导率，其中本文的指示区段有利地由具有良好热传导率的材料，例如由银线构造。

嵌入纤维绳索中且包括与绳索的纤维不同的材料的所述的指示区段有利地构造为其对于绳索应变、伸展、张紧、弯曲、扭转、UV辐射、吸水和/或温度的抵抗能力比纤维绳索弱，以使指示区段失效比纤维绳索或它的纤维线股快很多。从而确保在纤维绳索的失效发生之前可以及时地确定指示区段中的改变。所述的指示区段的断裂对纤维绳索自身还不具有任何真正影响，但是在绳索的失效发生之前可以容易地确定并且可以及时地检测。

在本发明的进一步改良中，检测装置监测在哪个绳索部分中发生了能用来确定报废状态的绳索改变，以能够识别已磨损的或已损坏的绳索部分，并且可选地以能够继续使用剩余绳索，其中例如去除了已损坏部分。在本发明的进一步改良中，用于绳索路径和/或绳索位置的检测机构，确定覆盖的绳索路径或监测改变的绳索部分的位置，且可以与前述的检测机构关联。用于绳索路径和/或绳索位置的所述的检测机构可以特别地检测绳索绞盘的位置，其为当需检查改变的绳索部分正好位于相应的检测装置的区域内并实际上正在检测改变时所处的位置。然后，可在评估装置中从所述的绳索绞盘位置反算哪个绳索部分被损坏或磨损。

在根据本发明的进一步的有利方面，作为嵌入的指示区段的所述的磁感应监测的替代或补充，也可以监测纤维绳索的伸长并用来确定报废状态。纤维绳索的伸长的监测基于以下考虑，即纤维绳索中增加的磨损或损坏或接近报废状态会伴随有纤维绳索相对于它的原始状态的伸长，从而纤维绳索的伸长的监测可以用作用于报废状态的指示器。为此目的，检测装置可以具有确定机构，用于确定纤维绳索的伸长，其中评估单元将确定的伸长与允许的最大伸长进行对比。一旦伸长超过预定尺寸，就可以指示报废状态。

在此，在伸长的确定过程中，可以遵循各种作业。在第一操作模式中，特别地可以确定和监测基本完全加载的绳索或绳索部分的伸长。可替换地或附加地，在第二操作模式中，可以分部分检查纤维绳索的伸长，以便确定纤维绳索的预定部分是否伸长以及纤维绳索的预定部分伸长到什么程度。

根据本发明的有利实施例，用于确定伸长的确定机构可以具有用于检测预定绳索部分的位置的位置传感器以及用于检测在行进到预定绳索位置时所处的绞盘位置的绳索绞盘位置传感器。所述的位置传感器例如可检测何时到达用于装载吊钩的上止点和/或何时应用到绳索的例如标记形式的信号装置沿着绳索路径到达预定地点。绳索绞盘位置传感器检测在此刻或当到达指定的位置时呈现的绳索绞盘的位置，以便评估单元可以从所获得的绞盘位置的改变来确定绳索伸长。如果在到达预定绳索点的预定位置时绞盘位置与期望的位置偏差太远，可以假定为报废状态或者可以输出报废信号。

可替换地或附加地，纤维绳索可以设置有在它的长度上分布的多个信号装置，例如以标记、收发器、信号反射器等形式，由此纤维绳索可以划分成多个长度部分。用于确定绳索伸长的确定机构确定两个各自的信号装置的距离，评估单元可以以此来确定相应的绳索部分的长度并且可以监测它的改变。如果伸长现象发生在一个或多个绳索部分中，其单独或总体观察超出允许伸长的各自的极限值，则评估单元可以输出报废信号。

在本发明的进一步改良中，所述的检测设备在此方面可以构造为使例如电子测量装置的测量装置沿着绳索路径在特定点处检测所述的信号装置的经过或出现，并且优选以恒定的绳索速率测量直到下一个信号装置的长度距离。由此，绳索长度可以分割或划分成任何期望数量的测量点以及任何期望的绳索部分，以使绳索的伸展过程可以在整个绳索长度上确定，并且可以在评估装置中评估在哪个绳索区段内达到极限值且绳索必须报废或者因报废区域（即过度伸展的绳索区域）而不得不截短（如果可能）。

对于伸长的检查有利地在预定条件、特别是在预定绳索载荷下、例如通过接附测试载荷来执行，以消除由于变化的条件引起的测试结果的任何变化。

根据本发明的有利的进一步改良，作用在绳索上的载荷谱也可以用来确定绳索的报废状态，特别是作用在绳索上的拉伸载荷和绳索上的弯曲周期。为了此目的，可以提供载荷谱计数器，其在载荷谱作用在纤维绳索上时至少检测绳索拉伸应力和弯曲周期次数。所述的已测量数据的确定和评估通过相应的确定机构或检测机构或传感器是可行的，它的测量数据在评估装置内进行处理和评估。载荷传感器特别地可以经由绳索的操作时间来检测绳索的正出现的应变。绳索绞盘的卷筒上的旋转编码器可以确定应变的绳索长度，以确定弯曲周期。载荷数据以及关于绳索路径和弯曲周期的数据可以在评估装置中彼此关联，以确定可以与预定的允许的最大载荷谱进行对比的载荷谱。如果达到了最大允许的载荷谱的数量，则评估单元可以输出相应的报废信号。

一般地，在计算确定作用在绳索上的载荷谱的过程中，可以利用不同的分析法。在此方面，基于以不同的载荷谱计算的累积损坏并将其存入控制系统中，考虑作为得出不同程度损坏的结论的出发点。在特定预设载荷改变的情况下，然后由此通过计算出现的绳索损坏可以得出结论，其中极限值可以是固定的，用以对报废状态的估计。

例如，计数过程可以在发生载荷谱的评估过程中使用，其中发生的载荷的振幅例如可以经由它们的总频率来呈现。由于在正常情况下纤维绳索不仅要承受具有恒定振幅的常重现的均等载荷，而且也会承受大小改变的载荷，因此在实践中获得的载荷谱例如可以以分别的恒定载荷和局部载荷周期标准来划分或分阶。例如，根据本身已知的线性损坏累积的方法，现在可以为每个局部谱计算局部损坏，其中局部载荷周期标准由可以容忍的最大载荷周期标准来划分。由此导致的所有局部谱的局部损坏可以进行合计并用作纤维绳索的总损坏的指示。此线性损坏累积法也可以以同样本身已知的方式以各种方式变型，例如以便对其载荷振幅低于长期强度极限的局部谱不考量，或者仅仅以有限的方式进行考量。

在本发明的进一步改良中，对纤维绳索中的前述、特别是指示区段的磁改变、绳索伸长改变和/或绳索直径改变的监测可以通过将相应的检测到或已确定的参数与前面检测到或已确定的参数进行对比来进行。特别地，用于相应参数的相应参考值，特别是指示区段的磁传导率或特性、原始的绳索长度或绳索横截面积，可以在参考检测模式下用新的或还未损伤的纤维绳索获得，例如通过在起重机进入操作时使用测试重量以前面描述的作业工作，并且将在此过程中确定的参数存储在参考值存储器中。在起重机或起重设备的进一步操作过程中，然后可以连续地或周期性地监测指定的参数，并且与针对它们的最初存储的参考值进行对比。如果指定的参数中的一个或多个示出了相对于相应参考值的偏差，其超过了允许的偏差量，则评估装置可以提供报废信号。可替换地或附加地，当认为各指定的参数中没有一个超过它的允许的改变值或偏差值，但是当总体观察时该多个参数示出了相对于参考值的总和的很大偏差时，所述的评估装置也可以提供报废信号。例如，如果所有确定的参数相对于参考值达到允许偏差的90%，单独观察每个值还是允许的；仍然可以指示报废状态，其原因在于不是一个参数而是所有参数几乎都达到它们允许的改变极限。

附图说明

下文将参照优选实施例和相关的附图来更详细地解释本发明。如附图所示：

图1：根据本发明的根据有利实施例的回转塔式起重机形式的起重设备的示意性示图，其用于起重索和/或其俯仰起重臂的牵索可以构造为纤维绳索。

图2：类似于图1的回转塔式起重机的变型的实施例的示意性示图，根据该变型的实施例的起重索未延伸绕过可俯仰的起重臂的末端运行，而是通过一可沿着起重臂移动的行车运行。

图3：用于磁感应监测嵌入在纤维绳索中的指示区段的改变的检测机构的示意性示图。

图4：用于检测纤维绳索的伸长的检测机构的示意性示图。

图5：用于检测纤维绳索中横截面改变的检测机构的示意性示图。

具体实施方式

图1示出作为根据本发明的有利实施例的起重设备的示例的回转塔式起重机20形式的起重机，回转塔式起重机20在顶部回转且它的塔21支撑在托架上或静止基座上。起重臂23以本身已知的方式绕着水平轴线以可俯仰的方式可枢转地连接至塔21且经由牵索装置24牵拉。所述的牵索装置24可以经由牵索绞盘25改变它的长度，以便可以改变起重臂23的工作角度。为了此目的，牵索26延伸到所述的牵索绞盘25上。牵索26或牵索装置24在靠近起重臂23末端的枢转点例如经由在示出的牵索撑杆50或塔顶端的滑轮组27来导向。

如图2所示，回转塔式起重机20当然也可以设置有行车起重臂。同样在顶部回转且它的塔21紧固至设置有压载件的基座22的回转塔式起重机20具有在操作位置时为水平的起重臂23，其特别是水平地校直且经由例如呈牵拉杆52形式的牵拉张紧机构在塔顶端51牵拉稳固，其中设置有压载件的平衡悬臂53也经由牵拉张紧机构54来在所述的塔顶端51牵拉稳固。行车55可移动地支撑在前述的起重臂23处，其中所述的行车55可以借助行车绳索来移动，行车绳索例如可以在起重臂末端经由滑轮组来导向。

回转塔式起重机进一步还包括起重索28，其在根据图1的示出的实施例中可以经由在起重臂末端的滑轮组从起重臂的末端降下且在那连接至起重机吊钩29，或者在根据图2的实施例中可以经由所述可移动行车55和设置在那的滑轮组延伸出且可以连接至起重机吊钩29。在两种情况中，所述的起重索28延伸到起重绞盘30上，与根据图1的实施例的牵索绞盘25相似，起重绞盘30设置在压载件框架的区域内或设置在平衡悬臂53处的另一个支撑部件内。

在此方面，所述的起重索28和/或牵索26可以构造为纤维绳索，其可以包括诸如芳酰胺纤维或芳酰胺/碳纤维混合物的合成纤维。

为了能够监测或检测所述的纤维绳索的与报废状态有关的参数，提供可以设置在起重机处的检测装置2，其与评估检测到的参数的评估装置3一起可以连接至或集成至电子的起重机控制单元31。

如图3-5所示，在此方面，所述的检测装置2有利地包括不同的检测机构，以便以不同的方式检测纤维绳索1的不同参数。根据图3，所述的检测装置2可以包括检测指示区段4中的改变的磁操作检测机构2a，指示区段4嵌入在纤维绳索1内且构造为磁传导或影响磁场或可磁化，并且也可以集成到绳索内。例如，所述的指示区段4可以设置在线股的中心或之间，其中所述的指示区段4自身一般可以具有任何期望的横截面形状，且可以有利地设置有圆的横截面。所述的指示区段4特别地可以由金属的连续材料、如金属丝形成，其中指示区段4有利地构成为使得它构造为关于绳索载荷、伸展、张紧、弯曲、扭转、温度和其它有关的性质比纤维绳索1的纤维或纤维绳索1自身具有较小的抵抗力，以使指示区段4在纤维绳索1的失效发生之前失效。

可以例如具有磁场传感器的所述的磁检测机构2a检测作用在所述的指示区段4上的或由它产生的磁场的改变。在此方面，所述的指示区段4的断裂特别地导致所述的磁场32的改变，以便从相应的特有磁场改变的检测来得到关于指示区段4断裂的结论，继而从此得到关于纤维绳索1的报废状态的结论。

为了能够确定指示区段4的断裂发生在纤维绳索1的哪个区域中，绳索路径测量可以与检测装置2或它的磁检测机构2a相关联，并且通过合适的绳索路径检测装置5来实现，例如，其中与绳索绞盘相关的旋转位置传感器7（参考图4）指示绳索绞盘的旋转位置，或者位置传感器6（参考图4）在特定位置处检测标记的绳索区段，所述的磁检测装置2a报告在该标记的绳索区段的缺陷部位。评估装置3可以从检测机构2a的已知位置准确地确定何处被确定为缺陷部位。有利地，例如在起重机控制器的监测器上，基于高强度纤维绳索的仍存的剩余使用寿命来显示报废纤维绳索1规定的时间段。如果报废在设定的时间内没有发生，安全起见，起重机控制单元31可以自动地使起重机停止工作。

如图4所示，前述的检测装置2进一步还有利地包括检测机构2b，用于确定操作过程中逐渐发生的纤维绳索1伸长。在此方面，纤维绳索1可能会行进到特定位置，例如直接行进到上止点，在上止点处，装载吊钩29已经到达最高可能位置，其例如可以通过限位开关或另一个位置传感器6来检测。如果所述的位置传感器6向检测机构2b报告已经到达预定绳索位置，则由绳索绞盘位置传感器7检测或确定绳索绞盘的位置。此测量首先在起重机的首次进入操作时执行。如果当行进至预定的期望位置时在随后测量时获得不同的绳索绞盘位置，则行进至相同的绳索点的卷绳筒位置中的偏差为测量纤维绳索1的已经发生的伸长的测量值。测试周期优选地在装载吊钩29处使用预定的载荷，例如使用已知的测试载荷来执行，以便没有改变的情况来影响测量精度。

在通过测量直到止点的增加的卷筒转数来检测绳索伸长的此方法中，必须注意的是，其为绳索伸长的平均值。绳索伸展依赖于载荷和载荷的持续时间。如果载荷变动，例如上升，没有卷绕在卷绳筒上的绳索区域通常具有完全和最长久的载荷，直到载荷再次移除。绳索张力还以及由此的伸展载荷在卷绕到卷筒上的绳索区域内连续地减小。在卷绳筒之外的绳索的伸展将由此接近恒定地伸长并且通常具有最大的应变。卷绕至卷筒上的绳索中，由于张紧的绳索载荷在数圈缠绕之后减小至接近零，因此存在的拉伸载荷连续地减小。允许伸长的极限可以以用关于总绳索长度的伸展分布因子以此方法来确定，以对于纤维绳索1的报废状态的时间获得足够安全保护。

关于报废状态的绳索伸长测试的另一方法是基于有源地或无源地输出信号的信号装置8或指示器。这些指示器以接近等间隔地固定集成至绳索。例如电气/电子测量装置的测量装置，例如以位置传感器6的形式检测指示器的点并在恒定的绳索速度测量直到下一个指示器的长度距离。绳索长度由此可以按任何期望的测量点来划分，使用此方式可以获得在整个绳索长度上的绳索的伸展程度的评估，使用测量装置可以识别在哪个绳索区域内达到了极限值，并且绳索报废了或者因报废区域（即过度伸展的绳索区域）而被截短（如果可能）。

测量装置设置成第一次进入操作。预定的举升运动使用例如“绳索测试”的模式执行。在此方面，以恒定的举升速度从装载吊钩29的最低位置向最高位置行进。在此过程中，检测并存储所述的多个指示器8的间隔长度。在之后的时间点，在相应的一段使用之后重复该过程，并计算和显示与第一次测量的长度差。测量装置将值发送给起重机控制器和存储器模块；通过起重机控制器由远程数据传输的发送是可能的，或者起重机操作者在起重机监测器上被告知绳索的状态。当达到了不允许的伸展时，则安全模式起作用，如果没有察觉到，在允许的一段剩余使用时间之后发出警报并切断系统。安全起见，如果系统已经停止操作，则不能再进入操作。停止原因也显示在监测器上，且也可以通过远程数据传送来访问。

如图5所示，检测装置4有利地还可以包括检测机构2c，用于确定绳索横截面上的和/或纤维绳索1的横向抗压强度上的改变。为了此目的，所述的检测装置2c有利地在至少两个平面中的检测绳索直径或横向抗压刚度，该至少两个平面有利地可以相互垂直，还以便能够从多个绳索直径确定绳索的横截面积，其具有本身无害的绳索横截面形状。此具有以下背景，即高强度纤维绳索1在横向载荷作用下在诸如滑轮组27处或绳索绞盘25或30处在横截面上趋向于椭圆化，所述椭圆化本身还不会带来绳索强度的任何损害。但是，当绳索的横横截面积减小时，它确实会变得危险。

在根据图5的实施例中，为了此目的，在相互垂直的平面内使用导绳滑轮10形式的夹持机构对绳索直径机械采样，夹持机构从相对设置的两侧压靠纤维绳索1的表面，以使导绳滑轮10形式的夹持机构之间的间隙为相应的绳索直径的测量值。

如图5所示，检测机构2c整体上在横向于绳索的纵向方向被支撑，以便纤维绳索1的横向移动不会对测量结果产生影响。在示出的实施例中，整个设备在此方面经由枢转框架或枢转连接杆33（参照图5）横向可移动地悬挂。

测量装置有利地具有处于一个平面的、位于前面区域的至少两个滑轮和位于后面的两个滑轮，在该平面内相应的下滑轮通过弹簧34容易地夹持绳索1，由此检测绳索直径。这些装有弹簧的下滑轮10中的一个具有旋转轴和杆35，测量的绳索直径经由其传输至位置传感器36，并由此被评估。测量单元还具有用于绳索的侧向导向滑轮，以便将测量单元在绳索上导向并且可能的绳索振动不会对测量值产生影响。测量单元经由杆可枢转地悬挂在起重机的钢结构上，以补偿移动。绳索测量有利地在至少两个平面上以90°的偏置进行，以便在四个区域上测定绳索直径。例如用于六个区域的进一步偏置设置是可行的。在测量单元内或通过多个测量单元的设置可以结构性地提供在2至4个至6个等区域上的测量。

通过利用识别和评估相对于周长的绳索直径的改变的光学测试单元提供了进一步的可能性。一旦超过允许的直径偏差或降到允许的直径偏差以下，给出警报信号并经由卷筒速度传感器7存储位置。

还为了能够使用前面根据图5示出的测量单元精确地确定横向抗压刚度，调节装置可以与夹爪或夹持滑轮10联合，使用它可以产生绳索的可变的和/或足够高的横向力载荷，即滑轮10可以用足够的力来横向地压靠绳索。在此方面，分别施加的横向力可以有利地由合适的力测量设备测量。绳索1所呈变形由位置传感器36测量，其中最初所解释的调节力和/或横向变形的改变在一个或多个测量周期内可能会受到影响。

如果未察觉到警报信号，警报和系统的切断有利地在剩余的允许使用时间之后发生。安全起见，如果系统已经停止操作，则不能再进入操作。停止原因也显示在监测器上，也可以通过远程数据传送来访问。

而且，所述的检测装置2有利地还可以包括检测机构2d，用于检测作用在各自的纤维绳索1上的载荷谱，其中在本文可以有利地检测至少作用在绳索上的拉伸载荷和弯曲周期次数，有利地以及影响长期强度的其它参数，诸如多层卷绕、环境影响、温度、横向应变和其它。

为了确定指定的参数，所述的检测机构24包括相应的传感器，它们的信号发到所述的评估单元3内。特别地，载荷传感器可以经由绳索的操作时间检测正在施加的载荷。而且，在各自的绞盘卷筒上的旋转编码器可以测量应变的绳索长度。总之，从此可以确定载荷谱，例如以维勒曲线的形式，其可以与用于纤维绳索1的预定最大载荷谱进行对比。如果达到了最大允许载荷谱的数量，也就是在特定载荷和/或特定载荷峰值下的特定数量的弯曲周期，则执行警报和/或告知到了必须更换绳索的时间。

Claims (17)

1.一种用于识别特别是起重机的起重设备中使用的高强度纤维绳索（1）的更换状态的设备，包括用于检测至少一个绳索参数的检测装置（2），并且包括用于评估所述绳索参数并依赖于所述绳索参数的评估而提供报废信号的评估装置（3），其特征是，所述检测装置（2）包括多个不同检测机构（2a，2b，2c，2d，2n），用于对多个不同的绳索参数进行磁、机械、光学和/电子检测，所述多个不同的绳索参数能够由所述的评估装置（3）单独地和/或彼此相结合地进行评估，用于识别所述报废状态。

2.根据前述权利要求的设备，其中所述评估装置（3）当检测到的绳索参数中的至少一个或它们的改变超过相关的极限值/降到相关的极限值以下时输出报废信号，并且当从所有或一些所述检测到的绳索参数推出的间接的合参数或它的改变超过相关的极限值/降到相关的极限值以下时输出报废信号。

3.根据权利要求1的前序部分或前述权利要求中的一项所述的设备，其中所述检测装置（2）具有横向抗压刚度确定机构和/或横截面确定机构（2c），用于确定所述绳索的横向抗压刚度和/或横截面积和/或横截面形状，所述评估单元（3）依赖于所述绳索的已确定的横向抗压刚度和/或横截面积和/或横截面形状来评估报废信号。

4.根据前述权利要求所述的设备，其中所述评估装置（3）监测所述绳索的所述横向抗压刚度和/或所述横截面积和/或所述横截面形状的改变，并且还在超过预定改变时提供所述报废信号，和/或将所述已确定的横向抗压刚度和/或横截面积与用于所述横向抗压刚度和/或所述横截面积的预定极限值进行对比，并在超过所述极限值/降到所述极限值以下时提供所述报废信号。

5.根据前述权利要求所述的设备，其中所述横向抗压刚度确定机构和/或横截面确定机构（2c）具有作为检测机构（9）的至少一个可弹性预加载的夹持机构对，优选地为能够压靠所述纤维绳索（1）且横向于所述绳索的纵向方向可移动地悬挂的夹爪或导绳滑轮（10），以及具有用于检测所述夹持机构对彼此之间的距离的距离测量机构（36）。

6.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中所述横向抗压刚度确定机构（2c）构造为在所述横向抗压刚度的确定过程中使绳索（1）承受预定的拉伸载荷，其中在所述预定的拉伸载荷的作用下的所述绳索（1）能够由横向于所述绳索的纵向方向作用的横向力作用在其上，且能够确定由所述横向力作用/引起的所述绳索（1）的横截面变形和/或直径变形。

7.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中所述评估单元（3）在出现/超过所述横向抗压刚度的预定增量时和/或在达到/超过预定横向抗压刚度极限值时提供所述报废信号。

8.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中所述横向抗压刚度确定机构和/或横截面确定机构（2c）包括在至少两个不同的平面内检测所述横向抗压刚度和/或绳索直径的检测机构（9），并从至少两个已确定的横向抗压刚度和/或绳索直径来确定所述横向抗压刚度和/或所述绳索的横截面积。

9.根据权利要求1的前序部分或前述权利要求中的一项所述的设备，其中所述检测装置（2）包括检测指示区段（4）中的改变的检测机构（2a），所述指示区段（4）嵌入在所述纤维绳索（1）中且包括与所述绳索的纤维不同的材料。

10.根据前述权利要求所述的设备，其中所述检测机构（23a）构造为带磁工作，特别包括磁场传感器，所述指示区段（4）包括影响磁场和/或磁传导和/或可磁化的材料，优选地为金属的连续区段。

11.根据前两个权利要求中的一项所述的设备，其中所述指示区段（4）构造为其对于绳索应变、伸展、张紧、弯曲、扭转、UV辐射、吸水和/或温度的抵抗能力比所述纤维绳索（1）及其绳索纤维弱，以使所述指示区段（4）在所述纤维绳索（1）的失效发生之前失效，特别是断裂或撕裂。

12.根据权利要求1的前序部分或前述权利要求中的一项所述的设备，其中所述检测装置（2）具有用于检测所述纤维绳索（1）的伸长的检测机构（2b），所述评估装置（3）将已确定的伸长与允许的最大伸长进行对比并在超过所述允许的最大伸长时提供所述报废信号。

13.根据前述权利要求所述的设备，其中所述检测机构（2b）具有位置传感器（6）以及绳索绞盘位置传感器（7），所述位置传感器（6）用于在预定位置检测预定绳索点，特别是用于装载吊钩的上止点，所述绳索绞盘位置传感器（7）用于检测在行进到所述预定绳索点的位置时所处的绞盘位置，所述评估装置（3）检测所采用的绞盘位置上的改变并在所述绞盘位置上的所述改变超过预定量时提供所述报废信号。

14.根据前两个权利要求中的一项所述的设备，其中所述检测机构（2b）具有在所述纤维绳索（1）的长度上分布的多个信号装置（8），例如以标记、收发器、信号反射器等形式，用于检测所述纤维绳索中的伸长，所述检测机构（2b）具有用于确定两个相应的信号装置（8）之间的距离的确定机构，所述评估设备（3）评估两个相应的信号装置（8）之间的已确定的距离的改变，并在超过预定距离改变时提供所述报废信号。

15.根据权利要求1的前序部分或前述权利要求中的一项所述的设备，其中所述检测装置（2）具有负载谱计数器（2d），用于检测包括作用在所述纤维绳索（1）上的绳索拉伸应力和弯曲周期次数的负载谱。

16.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中所述检测装置（2）具有绳索路径检测机构和/或绳索位置检测机构（5），用于确定检测的绳索参数发生改变的绳索区段，以及所述评估装置（3）连同所述报废信号提供指示哪个绳索区段处于报废状态的绳索区段信号。

17.一种起重机，特别是回转塔式起重机、移动起重机、港口移动起重机、船载起重机或车载吊臂起重机，具有根据前述权利要求中的一项所述的设备。

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