DE102004063709B3

DE102004063709B3 - Verfahren zur Abschätzung der Betriebsdauer eines Seils

Info

Publication number: DE102004063709B3
Application number: DE200410063709
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dr. Ing. Bube
Original assignee: ABUS Kransysteme GmbH
Current assignee: ABUS Kransysteme GmbH
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung der Betriebsdauer eines Seils 1, wobei die Seilbeurteilung an Hand der Bewertung des Seilsegments mit maximalem Lastkollektiv erfolgt, das insbesondere durch die nachfolgenden Schritte ermittelt wird: Unterteilung des Seils 1 in Einzelsegmente 1a, 1b; Ermittlung der Belastungen, insbesondere Last- und Biegewechsel eines jeden Segments innerhalb eines Lastspiels; Ermittlung des Lastkollektivs eines jeden Seilsegments 1a, 1b an Hand der Stellung der Seiltrommel 2 und der auf das Seil 1 einwirkenden Zugkraft F sowie der Anzahl der Last- und Biegewechsel sowie deren Überlagerung; Bewertung der einzelnen Lastkollektive und Ermittlung des Seilsegments 1a, 1b mit maximalem Lastkollektiv.

Description

Seile, insbesondere Drahtseile 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. Zur Erkennung der Erscheinungen sind verschiedene Methoden bekannt:
Bei der visuellen Kontrolle wird auf der Basis einer Begutachtung der äußeren Erscheinungen des Seiles auf dessen Gesamtzustand geschlossen. Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr unsicher, da es regelmäßig vorkommt, dass sich die sichtbaren Litzen eines Seils in gutem Zustand präsentieren, während die unsichtbaren Litzen des Seils eine große Anzahl von Fehlerstellen aufweisen. Zur Vermeidung dieser Unsicherheiten wurden verschiedene Verfahren entwickelt, die eine mess technische Untersuchung und Beurteilung des Seilverschleißes ermöglichen. Dabei macht sich beispielsweise das u.a. in der DE 41 36 527 A1 vorgeschlagene 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 Durchstrahlunsprüfung, 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. Des weiteren ist es aus der JP 01 145546 A bekannt, mit Hilfe von Sensoren gemessene akustische Emissionen während einer Wechselbelastung des Seils zur Beurteilung der Betriebsdauer heranzuziehen. Aus der FR 2 747 472 B1 ist eine Untersuchung eines Seils auf Basis der Ermittlung des E-Moduls durch Beaufschlagung mit einer longitudinalen elastischen Welle und Messung deren Laufgeschwindigkeit bekannt. Schließlich sind aus der US 4 403 499 Seilprüfungsverfahren unter Beaufschlagung mit spezifischen mechanischen statischen bzw. dynamischen Belastungen bekannt.

Den bekannten Verfahren gemein ist, dass sie sehr teuer und aufwendig sind. Ein flächiger Einsatz derartiger Verfahren ist daher aus wirtschaftlichen Gründen oftmals nicht möglich.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Abschätzung der Betriebsdauer eines Seils zu schaffen, das mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand die Feststellung der Ablegereife eines Seils ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit der Erfindung ist ein Verfahren zur Abschätzung der Betriebsdauer eines Seils geschaffen, das mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand die Feststellung der Ablegereife eines Seils ermöglicht.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Ermittlung der Lastkollektive mit Hilfe einer Datenverarbeitungsanlage im Rahmen einer rechnergestützten Simulation. Hierdurch wird eine zuverlässige Berechnung der Lastkollektive gewährleistet. Im Rahmen der Simulation ist gegebenenfalls eine Visualisierung der Seilzustände ermöglicht.

Vorteilhaft erfolgt die Ermittlung der Stellung der Seiltrommel durch einen Drehgeber. Hierdurch wird eine kostengünstige und zuverlässige kontinuierliche Übermittlung der Seiltrommelstellung als Eingangsgröße für die Berechnung der Lastkollektive erzielt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Daten der Eingangsgrößen Stellung der Seiltrommel und einwirkende Zugkraft sowie der Lastkollektive in einer Datenbank abgelegt. Hierdurch wird die Abbildung des Seilverhaltens über einen längeren Zeitraum ermöglicht.

Bevorzugt wird in der Datenbank ein Grenzwert vorgegeben, bei dessen Erreichen ein Warnsignal ausgelöst und/oder das Förder- bzw. Hebezeug stillgesetzt wird. Hierdurch wird möglichen Schäden, die sich aus einem Seilversagen ergeben können, vorgebeugt.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
1 die schematische Darstellung eines viersträngigen Hebezeuges und
2 die Darstellung des Hebezeuges aus 1 in veränderter Hebeposition.
Ein planmäßiger Seilverschleiß, d.h. ein Bruch einzelner Litzen wird im Wesentlichen durch die folgenden Einflussgrößen hervorgerufen:
Anzahl der Biegewechsel,
Anzahl der Lastwechsel,
Überlagerung der Last- und Biegewechsel.
Diese Einflussgrößen bilden das Lastkollektiv eines Seils bzw. eines Seilstücks, wobei die auf das Seil einwirkende Zuglast bei einem Seilzug proportional der angehängten Last ist.
Ausgangspunkt des nachfolgenden Ausführungsbeispiels ist die Beurteilung eines Drahtseils 1 in einem viersträngigen Hebezeug (1). Das Seil 1 ist auf einer Seiltrommel 2 aufgewickelt und weiter über eine Lastrolle 3 sowie eine Umlenkrolle 4 geführt. An seinem freien Ende ist das Seil 1 über eine Halterung 5 fixiert.
Das Seil 1 wird für die nachfolgende Bewertung in beliebig viele Seilabschnitte 1a, 1b aufgeteilt. Im Ausführungsbeispiel hat das Seil 1 eine Länge von 100 Metern und wird in 200 Teilabschnitte mit einer Länge von je 0,5 Meter aufgeteilt. Zur Verdeutlichung des Verfahrens sind in den Figuren zwei Teilabschnitte 1a, 1b gekennzeichnet. In dem Zustand gemäß 1 befindet sich das Hebezeug in einer angenommenen Ausgangslage, wobei an dem Lasthaken 31 die Last F anliegt. Nachdem die Lastrolle 3 durch Drehung der Seiltrommel 2 den Hubweg h zurückgelegt hat, befindet sich das Hebezeug in dem in 2 dargestellten Zustand. Bei Betrachtung des Teilstücks 1a während der Zurücklegung des Hubweges h durchläuft dieses in Folge vier Biegewechsel (Positionen I bis IV). Bei Betrachtung des Teilstücks 1b des Tragseils 1 bei gleichem Hubweg h und gleicher Traglast F durchläuft das Teilstück 1b nur zwei Biegewechsel (Positionen III und IV). Das Teilstück 1b weist damit ein anderes Lastkollektiv auf als das Teilstück 1a. In gleicher Weise werden die Biegewechsel aller definierten Teilstücke des Drahtseils 1 ermittelt.
Die Position der Seiltrommel 2 wird während der Zurücklegung des Hubweges h über den Drehgeber 21 an eine – nicht dargestellten – Datenverarbeitungsanlage übermittelt, in die zuvor die Segmentierung des Seils 1 sowie die Geometrie des Hebezeugs hinterlegt wurde, aus der die Positionen von Lastrolle 3 und Umlenkrolle 4 in Abhängigkeit der Seiltrommelposition kontinuierlich ermittelt wird. Weiterhin ist in der Datenverarbeitungsanlage eine anzusetzende Traglast F hinterlegt. Bei einer kontinuierlichen Überwachung kann die jeweilige Traglast F beispiels weise über eine Wiegeeinrichtung ermittelt und an die Datenverarbeitungsanlage weitergeleitet werden. An Hand der Last- und Geometriedaten des Hebezeugs sowie der während des Hubvorgangs kontinuierlich übertragenden Positionsdaten der Seiltrommel 2 wird anschließend im Rahmen einer rechnergestützten Simulation das Lastkollektiv eines jeden Teilabschnitts 1a, 1b des Seils 1 ermittelt und in einer Lastkollektiv-Datenbank abgelegt. Damit ist zu jedem Zeitpunkt die mit dem höchsten Lastkollektiv belastete Stelle 1a, 1b des Seiles 1 bekannt. Die Kontrolle des Seils reduziert sich nun auf die Kontrolle des Seilabschnitts 1a, 1b mit dem höchsten Lastkollektiv. Diese Kontrolle kann – je nach Sicherheitsanforderung und Seilaufbau – visuell oder auch magnetinduktiv erfolgen. Durch Eingabe eines Grenzwertes in die Lastkollektivtabelle der Datenverarbeitungsanlage ist es weiterhin möglich, bei Erreichen dieses Grenzwertes automatisch das Hebezeug still zu setzen oder ein Warnsignal zu aktivieren.

Claims

Verfahren zur Abschätzung der Betriebsdauer eines Seils, das auf einer Seiltrommeln (2) eines Fördermittels oder Hebezeugs aufwickelbar angeordnet ist, wobei die Seilbeurteilung an Hand der Bewertung des Seilsegments (1a, 1b) mit maximalem Lastkollektiv erfolgt, das zumindest durch die nachfolgenden Schritte ermittelt wird: – Unterteilung des Seils (1) in Seilsegmente (1a, 1b), – Ermittlung der Belastungen eines jeden Segments (1a, 1b), verursacht durch die Last- und Biegewechsel innerhalb eines Lastspiels, – Ermittlung des Lastkollektivs eines jeden Seilsegments (1a, 1b) an Hand der Stellung der Seiltrommel (2) und der auf das Seil (1) einwirkenden Zugkraft (F) sowie der Anzahl der Last- und Biegewechsel sowie deren Überlagerung, – Bewertung der einzelnen Lastkollektive und Ermittlung des Seilsegments (1a, 1b) mit maximalem Lastkollektiv.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Lastkollektive mit Hilfe einer Datenverarbeitungsanlage im Rahmen einer rechnergestützten Simulation erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Stellung der Seiltrommel (2) durch einen Drehgeber (21) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der Eingangsgrößen Stellung der Seiltrommel (2) und einwirkende Zugkraft (F) sowie der Lastkollektive in einer Datenbank abgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Datenbank ein Grenzwert vorgegeben wird, bei dessen Erreichen ein Warnsignal ausgelöst und/oder das Förder- bzw. Hebezeug stillgesetzt wird.