DD218177A1

DD218177A1 - ARRANGEMENT FOR EVALUATING THE DISTRIBUTION STATUS OF ROPES

Info

Publication number: DD218177A1
Application number: DD25520583A
Authority: DD
Inventors: Andreas Thomasch; Heinz-Georg Nacke
Original assignee: Verkehrswesen Hochschule
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1985-01-30

Abstract

Die Anordnung zur Bewertung des Verseilungszustandes von Seilen ist auf dem Gebiet der technischen Seilueberwachung zum Feststellen der Ablegereife von Seilen, als auch bei der Seilherstellung zur Kontrolle und Sicherung der Qualitaet der produzierten Seile anwendbar. Sie ist gekennzeichnet durch eine mechanische Seilfixiervorrichtung, welche das bei Zugbelastung des Pruefseiles entstehende innere Seiltorsionsmoment auf Torsionsglieder uebertraegt, dessen mit je einem Kraft- und Torsionssensor bestueckten Teile kraft-, form- oder kraftformschluessig auswechselbar gestaltet sind. Die elektronische Mess- und Auswerteeinrichtung registriert Informationen ueber Seiltyp und -querschnitt, wobei diesen entsprechende Informationen ueber erforderliche Pruefzugkraft und Torsionsmoment fuer ideale Verseilungsbedingungen aus einem Speichermedium eindeutig zugeordnet sind und die bei Zugbelastung des Seiles gemessene Pruefzugkraft mit der vorgegebenen verglichen wird, wobei in dem Moment, in dem die gemessene Pruefzugkraft gleich der vorgegebenen ist, das Seiltorsionsmoment gemessen wird, dieses mit dem Torsionsmoment bei idealen Verseilungsbedingungen in Relation gesetzt und dieses Ergebnis angezeigt wird. Fig. 1The arrangement for evaluating the stranding state of ropes is applicable in the field of technical rope monitoring for detecting the discard of ropes, as well as in the manufacture of ropes for the control and assurance of the quality of the produced ropes. It is characterized by a mechanical Seilfixiervorrichtung which transmits the resulting in tensile load of Pruefseiles inner Seiltorsionsmoment on torsion members whose fitted with one force and torsion each parts force, form or kraftformschluessig are made interchangeable. The electronic measuring and evaluation registered information about rope type and cross-section, this information about required Pruefzugkraft and Torsionsmoment for ideal stranding conditions are clearly assigned from a storage medium and the tensile tensile force measured at tensile load of the rope is compared with the predetermined, wherein in the moment in which the measured test tensile force is equal to the predetermined one, the rope torsional moment is measured, this is related to the torsional moment under ideal stranding conditions and this result is displayed. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung ' . \ Title of the Invention ' . \

Anordnung zur Bewertung des Verseilungszustandes von ,SeilenArrangement for assessing the stranding state of ropes

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Analyse der tatsächlich erreichten Güte des Verseilungszustandes von Seilen nach und bei dem Herstellungsprozeß (Qualitätsprüfung) sowie zur Kontrolle und Bewertung der Verseilungszustände von im Betrieb befindlichen Seilen in den betreffenden Seiltrieben (Überwachung zum Peststellen der Ablegei*eife)·The invention relates to an arrangement for analyzing the actually achieved quality of the stranding state of ropes during and during the production process (quality control) and for checking and evaluating the stranding states of ropes in operation in the relevant rope drives (monitoring for plague stinging).

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Ein ideal verseiltes Seil besteht aus Dehnelementen (litzen und Drähte), welche die Bahnkurven von festgelegten, idealen Schraubenlinien ein- und mehrfacher Ordnung beschreiben« In der Praxis weicht jedes Seil von diesem idealen Verseilungszastand mehr oder weniger ab· Das. führt zu einer ungünstigen, von einer gleichmäßigen Verteilung der in das Seil eingeleiteten axialen Seilzugkraft abweichenden Aufteilung dieser Seilzugkraft über dem betrachteten Seilquerschnitt.Characteristic of the known technical solutions An ideally stranded rope consists of expansion elements (strands and wires) which describe the trajectories of fixed, one-fold and multiple-order helices. "In practice, every rope deviates more or less from this ideal stranding. leads to an unfavorable, by a uniform distribution of the introduced into the rope axial Seilzugkraft distribution of this cable tensile force over the considered cable cross-section.

Das heißt, die Dehnelemente des betreffenden Seiles erfahren eine bezüglich des Seilquerschnittes von innen nach außen abnehmende Längsdehnung nach dem Hookeschen Gesetz auf (5-rund dieser von innen nach außen gesetzmäßig zunehmenden Verseilung afehler. . \This means that the expansion elements of the relevant rope undergo a longitudinal expansion, which decreases with respect to the cable cross-section from the inside to the outside, according to Hooke's law (5-round this perpendicularly increasing internally to the outside stranding afehler.

' " ; ' ' ^{: :} ' " .· '.. . ' ; ^: ³ ' rait dem mechanischen Teil der Erfindung das bei Zugbelastung in einem Seil entstehende Torsionsmoment aus der jeweiligen Machart der geprüften Konstruktion ermittelt. Dabei wird die beliebige Seilprüflänge von entsprechend dem Seildurchmesser zugeordneten Klemmelementen aufgenommen, gegeneinander verdrehbar fixiert und mit der gewählten Prüfzugkraft beaufschlagt· Die Klemmvorrichtungen sind über Torsionsglieder fest mit einem gemeinsamen Rahmensystem verbunden· Im Punktionszustand wird die aufgebrachte Prüfzugkraft und das daraus resultierende Seiltorsionsmoment mittels auf den Torsions» gliedern angeordneten Kraft» und Torsionssensoren (Vorzugsweise Dehnungsmeßstreifen) registriert·'';'' ^:: '".''...'; ^: ³ 'rait the mechanical part of the invention, the resulting from tensile stress in a rope torsional determined from the respective design of the tested construction. In this case, the arbitrary Seilprüflänge is taken up by correspondingly the rope diameter associated clamping elements, fixed against each other rotatably and subjected to the selected Prüfzugkraft · The clamping devices are connected via Torsionsglieder fixed to a common frame system · In puncture the applied Prüfzugkraft and the resulting Seiltorsionsmoment means on the torsions »Arranged force» and torsion sensors (preferably strain gauges) registered ·

Der meßtechnische Teil umfaßt die Meßeinrichtung zur Bestimmung des Toreionsmomentes, die Meßeinrichtung zur Bestimmung der Prüfzugkraft„ und die Möglichkeit der manuellen Eingabe von Seiltyp und, Seildurchmesser«, Pur jeden Seiltyp und gegebenen Durchmessers sind im Yerarbeitungsteil Sollwerte für Prüfzugkraft und idealen Torsionsmoment abgespeichert, !"lach Eingabe von Seiltyp und Durchmesser wird ständig die durch die Meßeinrichtung der Prüfzugkraft gelieferte -Inform , rnation mit der Sollzugkraft verglichen· Erreicht bei Beauflagung des Seiles mit der Zugkraft diese den 'Sollwert, so wird im Moment der Übereinstimmung der Soll- und Prüfkräfte die information der Torsionsmomentmeßeinrichtung erfaßt, gespeichert, der Information des idealen Torsionsmomentes verarbeitet und als signifikanter Viert angezeigt·The metrological part comprises the measuring device for determining the Torionsomomentes, the measuring device for determining the Prüfzugkraft "and the possibility of manual input of rope type and rope diameter," Pur each rope type and diameter are in the Yerarbeitungsteil set values for Prüfzugkraft and ideal torsional stored! After inputting the rope type and diameter, the information supplied by the measuring device of the test traction force is constantly compared with the nominal traction force. If the traction force is applied to the rope when the traction force is applied to the setpoint, the information of the setpoint and test forces will be the same at the moment the Torsionsmomentmeßeinrichtung detected stored, the information of the ideal torsional moment processed and displayed as a significant Fourth ·

Infolge geometrischen Unzulänglichkeiten im Seilgefüge, Verseilungs- bzw« Herstellungsfehler und.innerer Verschleißerscheinungen entstehen über dem Seilquerschnitt von außen nach innen zunehmende axiale Zugkraftanteile in den Dehnelementen der jeweilig betrachteten Konstruktion, die zu Abweichungen des tatsächlich gemessenen Torsionsmomentes von dem theoretisch ermittelten Torsionsmoment unter idealein geo-As a result of geometrical imperfections in the cable structure, stranding or manufacturing defects and internal wear phenomena, increasing axial tensile force components in the expansion elements of the respectively considered construction arise over the cable cross-section, resulting in deviations of the actually measured torsional moment from the theoretically determined torsional moment under ideal geo-mechanical conditions.

.: · ' . ' · ' . .: · .' '' ' ' · ' 2 Diese Erscheinungen können zu Seilbrücüen führen, ohne daß geringste Anzeichen äußeren Verschleißes am Seil feststellbar sind (Schadensbildung von innen nach außen)· Die Analyse dieser gefährlichen Erscheinung ist mit dem gegenwärtigen Stand der Technik erst beim Vorhandensein tatsächlicher Drahtbruchstellen realisierbar· Die Verfahren und Geräte zur Kontrolle des allgemeinen Aufiageaustandes von Seilen beschränken sich z· Z· auf das visuelle Peststellen von äußeren, existenten Drahtbrüchen sowie auf magnetinduktive Verfahren zur Analyse innerer Bruchstellen· .: ''. '·'. .: ·. ' These phenomena can lead to cable breaks without the slightest indication of external wear being detectable on the cable (damage formation from the inside to the outside). The analysis of this dangerous phenomenon can only be realized in the present state of the art in the presence of actual wire break points The methods and devices for controlling the general condition of ropes are limited, for example, to the visual plague of external, existing wire breaks and to magnetic-inductive methods for the analysis of internal break points.

Ein Gerät oder eine Meßanordnung, welches über die meßtechnische Erfassung und informationstechnische Verarbeitung des im Seil bei dessen Zugbelastung entstehenden Torsionsmomentes Aussagen über dessen inneren qualitativen Zustand erlaubt, ohne daß bereits innere Drahtbrüche vorhanden sein müssen, ist nicht bekannt·A device or a measuring arrangement which permits statements about its internal qualitative state via the metrological detection and information technology processing of the torsion moment occurring in the cable during its tensile loading, without the need for internal wire breaks, is not known.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel.der Erfindung ist es, die in der Praxis im besonderen Maße bei mehrlagigen Seilen auftretenden 'Abweichungen vom idealen Verseilungszustand, zu messen·The object of the invention is to measure the deviations from the ideal stranding state that occur in practice, in particular with multilayer cables.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der.Erfindung ist es, eine Anordnung vorzuschlagen, die es erlaubt, die Güte des Verseilungszu.standes von Seilen während des Verseilungsprozesses und auch im jeweiligen Seiltrieb in der Praxis mittels Torsionsmomentmessungen zu messen und zu bewerten· Dabei werden die gemessenen Torsionsmomente informationstechnisch so weiterverarbeitet, daß durch einen Vergleich mit den Torsionsmomenten, die aus den idealen Verseilungszuständen resultieren, eine Bewertung der im Seil existenten geometrischen Ungenauigkeiten bzw. Inhomogenitäten und damit des Qualitätszustandes möglich wird· Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mittels einer Anordnung eine Erfassung und Bewertung der im verdrehfest eingespannten Seil bei Zugbelastung entstehenden Torsionsmomente infolge der Seilmachart erfolgt» Zu dieβem Zweck wirdThe object der.Erfindung is to propose an arrangement that allows to measure and evaluate the quality of Verseilungszu.standes of ropes during the stranding process and also in each rope drive in practice by Torsionsmomentmessungen · The measured torsional moments are processed by information technology so in that, by comparison with the torsional moments resulting from the ideal stranding conditions, an evaluation of the geometrical inaccuracies or inhomogeneities existing in the rope and thus of the quality state becomes possible. According to the invention, this object is achieved in that, by means of an arrangement, detection and evaluation of the Torsional moments due to rope construction occurring in the torsionally clamped rope during tensile loading take place »for this purpose

metrischen Bedingungen führen· Eine mehr oder weniger große Abweichung dieser Torsionsmomente voneinander läßt auf eine mehr oder weniger differenzierte, von der idealen Verseilung abweichende Zugkraftverteilung über dem Seilquerschnitt und damit auf vorhandene innere, geometrische Unzulänglichkeiten in der betrachteten Konstruktion, auf Qualitätsmangel schließen·A more or less large deviation of these torsional moments from one another indicates a more or less differentiated tensile force distribution over the cable cross-section, deviating from the ideal stranding, and thus existing internal geometric imperfections in the considered construction.

Ausführungsbeispielembodiment

In der Zeichnung, in der die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden soll, zeigt Fig, 1 den mechanischen und den elektronischen Teil der Anordnung· Das Prüfseil 9 von beliebiger Einspannlänge wird von Fixiervorrichtungen 5;6 aufgenommen, welche zum Zwecke der Seilaufnahme an beliebigen Seiltrieben montierbar angelegt wurden·* Eine Fixiervorrichtung 5 ist fest mit dem Rahmen 1 der Anordnung verbunden, die andere Fixiervorrichtung 6 ist mit einem ebenfalls demontierbaren Torsionsrohr8 verbunden, wobei das Torsionsrohr 8 gegenüber dem Rahmen 1 verdrehsicher geführt wird« Zur Aufnahme von Prüf seilen 9 "(beliebiger Durchmesserbereiche sind die Klemmelemente 7 in den zerlegbaren Fixiervorrichtungen 5»6 austauschbar. Die beschriebene Seilaufnahme und -fixierung ge-In the drawing, in which the invention is to be explained with reference to embodiments, Fig. 1 shows the mechanical and the electronic part of the assembly · The test cable 9 of any clamping length is received by fixing devices 5, 6, which for the purpose of cable receiving on any cable drives mounted fixable device 5 is firmly connected to the frame 1 of the arrangement, the other fixing device 6 is connected to a likewise dismountable Torsionsrohr8, the Torsionsrohr 8 against the frame 1 is guided against rotation «For receiving test cables 9" ( in any diameter ranges, the clamping elements 7 are exchangeable in the dismountable fixing devices 5 »6.

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fahrdet nicht die Beibehaltung der geraden Seillängsachse unmittelbar hinter den Klemmelementen·does not jeopardize the maintenance of the straight rope longitudinal axis immediately behind the clamping elements ·

Die.Einleitung der axialen Prüfzugkraft erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über eine Hebelanordnung 2 und 3, welche über einen Zylinder 4 mittels einer Hydraulikanlage 10, betätigt wird« Zur Analyse der aufgebrachten axialen Prüfzugkraft und des daraus resultierenden Torsionsmomentes im Prüfseil 9 wurden auf das zerlegbare Torsionsrohr δ je ein Kraftsensor 22 und ein Torsionssensor 21 (vorzugsweise Dehnungsmeßstreifen) applizierteDie.Einleitung the axial Prüfzugkraft takes place in this embodiment, a lever assembly 2 and 3, which is actuated via a cylinder 4 by means of a hydraulic system 10, "To analyze the applied axial Prüfzugkraft and the resulting torsional moment in Prüfseil 9 were on the collapsible Torsionsrohr δ each a force sensor 22 and a torsion sensor 21 (preferably strain gauges) applied

Das elektrische Ausgangssignal des Kraftsensors 22 wird im Verstärker 24 verstärkt und gelangt über den Kommutator 25 auf den Analog-Digital-Umsetzer 26, Das digitale Ausgangssignal des ADU 26 wird auf den Eingang der Informations-The electrical output signal of the force sensor 22 is amplified in the amplifier 24 and passes through the commutator 25 to the analog-to-digital converter 26, the digital output signal of the ADC 26 is applied to the input of the information

Verarbeitungseinrichtung 28 geschaltet. Über die Eingabeeinrichtung 27 werden der Informationsverarbeitungseinrichtung 28 digital kodierte Signale entsprechend des zu prüfenden Seiltyps und Querschnitts bereitgestellt. Die Informationsverarbeitungseinrichtung 28, die'vorzugsweise _;als .Mikrorechner gestaltet ist, ermittelt anhand der Eingabesignale.'von .27 den abgespeicherten Wert für¹ die entsprechende Sollzugkraft und vergleicht den Viert mit dem vom ADU 26 vorliegenden. Bei steigender Beaufschlagung des,-Seiles mit der Prüfkraft wird die Sollaugkraft erreicht, was durch die Einrichtung 28 registriert wird. Über das Steuersignal 30 veranlaßt'die Einrichtung 28 das Umschalten des Kommutators 25, der vorzugsweise als elektronischer Analogschalter ausgeführt 1st·Processing device 28 switched. About the input device 27 of the information processing device 28 digitally encoded signals corresponding to the type of rope to be tested and cross-section are provided. The information processing device 28, die'vorzugsweise _; is designed as a .Mikrorechner, determined based on the Eingabeesignale.'von .27 the stored value for ¹ the corresponding reference tensile force and compares the fourth with that of the ADU 26 present. With increasing loading of the, -Seiles with the test force the Sollaugkraft is achieved, which is registered by the device 28. Via the control signal 30, the device 28 causes the switching over of the commutator 25, which is preferably designed as an electronic analog switch.

Hach 'dem Umschalten steht das Signal des Torsionssensors 21, verstärkt durch Verstärker 25» gewandelt durch ADU 26 als digitales Signal am Eingang der Einrichtung 28 zur Verfügung· Diese Information wird mit dem anhand der Eingabesignale von 27 ermittelten abgespeicherten Idealtorsionsmoment verarbeitet und in dem Display 29 als signifikanter Wert angezeigt. Sine gerätetechnisch wenig aufwendige Realisierungsvariante zeigt Figur 2· Hierbei wird der beschriebene/Torsionssensor 21 verbunden mit einem Verstärker 23 für Dehnmeßstreifenschaltungen nach dem Stand der-Technik, dessen analoges Ausgangssignal 36 mittels eines (evtT-.fira Verstärker integrierten) Meßgerätes 35 angezeigt wird· Die Prüfzugkraft wird mittels Kraftsensors 22 und Verstärker 24 in ein Analogsignal 37 umgewandelt· Durch die manuelle Eingabe 27 wird entsprechend jedes Seiltyps und -dur.chmessers eine eigene Adresse erzeugt, die auf den Speicherschaltkreis 31 gegeben wird. ; -Hach 'switching is the signal of the torsion sensor 21 amplified by amplifier 25 »converted by ADU 26 as a digital signal at the input of the device 28 · This information is processed with the determined based on the input signals of 27 stored ideal torsional moment and in the display 29th displayed as a significant value. Here, the described / torsion sensor 21 is connected to an amplifier 23 for Dehnmeßstreifenschaltungen according to the prior art, the analog output signal 36 is displayed by means of a (evtT-.fira amplifier integrated) measuring device 35 · The Prüfzugkraft is converted by means of force sensor 22 and amplifier 24 in an analog signal 37 · The manual input 27 is generated according to each type of rope and -dur.chmessers own address, which is given to the memory circuit 31. ; -

Im Speicherschaltkreis 31 wird auf dieser für das zu testende , Seil zutreffenden Adresse ein digitaler Wert gespeichert, der nach Wandlung durch den Digit al-Analog-Y/andler 32 an dessen Ausgang eine Ausgangsspannung 36 erzeugt, welche einen derartigen Wert besitzt, daß für ein ideales Seil unter Verwendung der vorgegebenen Sensoren 21, 22 und Verstärker 23In the memory circuit 31, a digital value is stored on this for the test cable to be tested address, which generates after conversion by the Digit al-Analog-Y / andler 32 at the output of an output voltage 36 which has such a value that for a ideal cable using the predetermined sensors 21, 22 and amplifier 23rd

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und 24 bei Gleichheit der Signale 37 und 38 die Spannung 36 ihren maximalen Viert bzw. das Meßgerät 35 Vollausschlag erreicht· Mittels eines Fensterdiskriminator3 33 wird mittels Signalisiereinrichtung 34 signalisiert, daß die Prüfzugkraft die notwendige Größe erreicht hat·and 24, if the signals 37 and 38 are equal, the voltage 36 reaches its maximum value or the measuring device 35 full scale. By means of a window discriminator 33, signaling means 34 indicates that the test tensile force has reached the required magnitude.

Die Spannung AU gibt dabei die Größe des zulässigen Bereichs der Prüfzugkraft vor· Der durch das Meßgerät 35 angezeigte V/ert gibt im Falle, daß die Signalisiereinrichtung 34 aktiv ist, den signifikanten Wert an· .The voltage AU thereby indicates the magnitude of the permissible range of the test tensile force. The value displayed by the measuring instrument 35 indicates the significant value in the event that the signaling device 34 is active.

Hat das Meßinstrument beispielsweise 100 Teilstriche, so kann direkt das Verhältnis aus realem Torsionsmoment- zu idealem Torsionsmoment in % abgelesen werden, da sich dies aus der Kodiervorschrift des Speicherschaltkreises ergibt· Der Vorteil besteht hierbei auch darin, daß keine hohen Forderungen an die Gleichartigkeit der Kraft'- und Torsionssensoren innerhalb einer Geräteserie gestellt werden müssen, da der Speiehersehaltkreis für jedes Prüfgerät entsprechend der eingesetzten Sensoren und Verstärker individuell programmiert werden kann. Das Verhältnis von realem Torsionsmoment su idealem Torsionsmoment (idealer Verseilungszustand) wird als Qualitätskriterium des inneren Verseilungszustandes für die geprüften Seilkonstruktionen genutzt und gibt Auskunft über die Verteilung der aufgebrachten axialen Seilzugkraft über dem betrachteten Prüfseilquerschnitt und damit über die Qualität der inneren, geometrischen Beschaffenheit der untersuchten Konstruktion.If the measuring instrument has, for example, 100 graduations, then the ratio of real torsional moment to ideal torsion moment can be read directly in % , since this results from the coding rule of the memory circuit. The advantage here is also that there are no high demands on the similarity of the force '- And torsion sensors must be placed within a series of devices, since the Speiehersehaltkreis for each tester according to the sensors and amplifiers used can be programmed individually. The ratio of real torsional moment su ideal torsion moment (ideal stranding state) is used as a quality criterion of the inner stranding state for the tested rope constructions and provides information about the distribution of the applied axial tensile force on the considered Prüfseilquerschnitt and thus on the quality of the inner, geometric nature of the examined construction ,

Claims

invention claim

1 · Arrangement for evaluating the stranding state of ropes, characterized in that rope fixing devices (5, 6) have a plurality of clamping elements which are different or exchangeable with respect to the rope diameter to be accommodated. (7) ', the fixing device (6) or both fixing devices (5,6) Torsionsglieder' (8), preferably torsion, actuate, each rotationally common frame (1) are arranged, the torsion members (8) each having a force sensor (22) and a Torsion'ssensor (21), wherein the equipped with the force or torsion sensor parts of the torsion member (8) of the fixing device (6) and torsion (8) force, form or kraftformschlüssig designed interchangeable and the arrangement has an electronic measuring and evaluation device 'which receives information about rope type and cross-section, this information information about necessary Prüfzugkraft and torsional moment for ideal stranding conditions from a storage medium are clearly assigned and the loading of the rope with the Prüfzugkraft measured Prüfzugkraft is compared with the predetermined, being in the moment in de m is the measured Prüfzugkraft equal to the predetermined, the measurement of the torsional moment takes place, and the measured torsional moment with the ideal stranding conditions in relation and this result is displayed.

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