DE102008024215B4

DE102008024215B4 - Bestimmung und Rekonstruktion von Laständerungen an Hebezeugen

Info

Publication number: DE102008024215B4
Application number: DE102008024215.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Heidrich; Hasko Karge
Original assignee: Manitowoc Crane Group France SAS
Current assignee: Manitowoc Crane Group France SAS
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2028-05-20
Also published as: US20090287381A1; DE102008024215A1; CN101585485B; JP2010006607A; EP2123589B1; KR101108325B1; EP2123589A1; JP5396148B2; CA2666015A1; US8200401B2; CN101585485A; KR20090120428A; ES2451506T3; CA2666015C

Abstract

Verfahren zur Rekonstruktion von Lastfällen an Hebezeugen, bei dem zur Bestimmung der Laständerungen in Lastverlaufsdaten eine Laständerung an einer Transitionsstelle des Lastverlaufs-Gradienten festgestellt wird, und bei dem der Lastverlauf an den Transitionsstellen durch Erzeugen eines Speicherimpulses als Laständerungsereignis in zeitdiskrete Betrachtungsintervalle unterteilt wird.

Description

Die Erfindung betrifft die Bestimmung und Rekonstruktion von Laständerungen an Hebezeugen. Insbesondere betrifft sie das Gebiet der Hebezeuge, die an Kranen, speziell Mobilkranen verwendet werden und auch das Hebezeug als Ganzes (z. B. Kran/Mobilkran), sowie die Komponenten die von dem Lastwechsel direkt oder indirekt betroffen sind.
Die Bestimmung und Rekonstruktion von Laständerungen dient im Allgemeinen der Protokollierung des Betriebes des Hebezeugs. Dieses findet z. B. Anwendung in der Unfallrekonstruktion oder bei einer nutzungsbasierten Rechnungsstellung. Aus der EP 0749934 A2 und der DE 19956265 B4 sind bereits Verfahren für Lastkollektivzähler bekannt. Diese Verfahren dienen hauptsächlich der Erfassung von Betriebsbeanspruchungen rotatorisch belasteter Bauteile. Als Grundlage der Berechnung von Betriebsbeanspruchungen werden Lastwechsel im Sinne der Betriebsfestigkeitstheorie herangezogen. Diese zeichnen sich durch einen minimalen und einen maximalen Extremwert der Belastung aus. Minimale und maximale Extremwerte werden mathematisch durch einen Vorzeichenwechsel des Gradienten beschrieben. Für die Hauptanwendung der in diesen Dokumenten beschrieben Erfindung ist das allerdings nur eine Sonderlösung und erzielt in ihrer Allgemeingültigkeit nur unzureichende Ergebnisse bei der Rekonstruktion des Hublastverlaufs.
Aus der US 2002/0144968 A1 ist ferner ein Verfahren zu Lastmessung an einem Kranhebezeug bekannt. Bei dem Verfahren werden wenigstens die Geschwindigkeit und das Moment des Kranhebezeugs gemessen und gefiltert, und die gemessenen und gefilterten Werte miteinander und einem vorher ermittelten Belastungswert verglichen, um einen Fehlerwert zu ermitteln und auf der Grundlage dieses Fehlerwertes einen neuen gemessenen Belastungswert zu ermitteln.
Auch können Lastwechsel im Allgemeinen gemäß dem Stand der Technik auf einer Erkennung von Lastaufnahme und Lastabsetzen beruhen. Diese Laständerungs-Erkennung geschieht unter Zuhilfenahme von Zusatzinformationen wie z. B. Ansteuerungsfunktionen, die ein Heben oder Senken einer Last erwarten lassen. Wenn nun aufgezeichnete Lastkurven zur Auswertung unterteilt werden müssen, geschieht diese Unterteilung anhand solcher Zusatzinformationen (Ansteuerungsinformationen) oder durch äußere Ereignisse, wie z. B. das Überbrücken einer Sicherheitseinrichtung. Dabei wird insbesondere davon ausgegangen, dass einer Lastaufnahme zwangsläufig ein Lastabsetzen folgt und umgekehrt. Die so erzeugten Datensätze werden in der Regel in einem Datenlogger gespeichert, mit dem Ziel nachträglich Lastfälle zu erfassen und diese bei Bedarf zu rekonstruieren. Diese Verfahren gemäß dem Stand der Technik erlauben zwar die zeitdiskrete Betrachtung eines Auswerteintervalls in den vom System erkannten Grenzen, nämlich Lastaufnahme – Lastabsetzen – Lastaufnahme, usw. (Die 2a zeigt eine solchermaßen unterteilte Last-Zeit-Kurve). Sie sind aber relativ unrealistisch, wenn sie von vereinfachten Annahmen für Lastwechsel-Ereignisse ausgehen, was Lebensdauerberechnungen ungenau macht. Ferner stoßen diese Verfahren gemäß dem Stand der Technik dann an ihre Grenzen, wenn es sich nicht um eine statische Last handelt, sondern um eine sich im Verlauf des Hubes ändernde Last.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung von Laständerungen an Hebezeugen aufzuzeigen, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik mindestens teilweise überwindet. Insbesondere soll eine zuverlässige Rekonstruktion der Lastfälle ermöglicht werden, damit hierauf aufbauende Berechnungen optimiert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Rekonstruktion von Lastfällen an Hebezeugen gelöst, wie es im Anspruch 1 beschrieben wird. Die Unteransprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird in Lastverlaufsdaten eine Laständerung an einer Transitionsstelle des Lastverlaufs-Gradienten festgestellt. Ferner wird der Lastverlauf an den Transitionsstellen in zeitdiskrete Betrachtungsintervalle unterteilt. Mit anderen Worten offenbart die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Unterteilung von Lastverläufen. Die so erzeugten Betrachtungsintervalle ermöglichen die Generierung von datenreduzierten Informationen, aus denen sich nachträglich beliebige zeitkontinuierliche Lastverläufe rekonstruieren lassen, da sie sich nicht auf der Erkennung der Aufnahme und des Absetzen einer Last beziehen. Speziell die Verwendung des Lastverlaufs-Gradienten macht es möglich, mit einer Information, die dem Lastverlauf innewohnt, also nicht separat ermittelt werden muss, eine optimierte Unterteilung und damit Auswertung vorzunehmen.
Die Bestimmung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann anhand von gespeicherten Lastverlaufsdaten erfolgen, aber auch anhand von Echtzeit-Lastverlaufsdaten. Insbesondere wird der Lastverlauf aufgezeichnet, d. h. gespeichert.
Erfindungsgemäß wird an Transitionsstellen ein Speicherimpuls als Laständerungsanzeige bzw. Laständerungsereignis im Lastverlauf erzeugt bzw. eingetragen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung bleiben Betrachtungsintervalle unberücksichtigt bzw. werden unterdrückt, die offensichtlicherweise oder gemäß einem Ausscheidungskriterium unbeachtlich sind. Dabei kann das Ausscheidungskriterium insbesondere ein zeitliches Kriterium sein (z. B. zu kurzes Intervall) oder ein Kriterium, das äußere Einflüsse auf den Lastverlauf berücksichtigt (externe Ereignisse, Steuerungsinformationen).
Die Transitionsstelle kann festgestellt werden oder als Lastverlaufs-Transition in den Lastverlauf eingetragen werden, wenn der Lastverlaufs-Gradient das Vorzeichen wechselt oder auf Null wechselt. Ferner kann eine Transitionsstelle dann festgestellt oder eingetragen werden, wenn der Gradient aufeinander folgend mehr als einmal mit dem selben Vorzeichen verändert wird, wenn also der Lastverlauf zwar weiter steigt oder fällt, aber die Steilheit der Kurve sich dabei ändert.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Rekonstruktion von Lastfällen an Hebezeugen, bei dem zur Bestimmung der Laständerungen ein Verfahren verwendet wird, wie es oben in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben wurde. Insbesondere können bei der Lastfall-Rekonstruktion auch weitere Laständerungen berücksichtigt werden, die aus Betriebsdaten des Hebezeugs stammen oder zu besonderen Betriebsfällen ermittelt wurden.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand einer Ausführungsform und mit Hilfe der beiliegenden Grafiken näher erläutert. Sie kann alle hierin beschriebenen Merkmale einzeln sowie in jedweder sinnvollen Kombination umfassen. Die beiliegenden Grafiken zeigen in
1 einen schematischen Systemaufbau für das erfindungsgemäße Verfahen;
2a einen Lastverlauf mit eingetragenen Unterteilungs-Ereignissen gemäß dem Stand der Technik; und
2b einen Lastverlauf mit einer Unterteilung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung kann als besondere Ausführungsform auch so charakterisiert werden, dass sie ein Verfahren zur Analyse von Laständerungen an Hebezeugen zur Auswertung und Rekonstruktion von Lastfällen offenbart, welches nicht hauptsächlich bzw. nicht ausschließlich auf der Basis der Erkennung von Liftstart und Liftende basiert. Eine Bewertungseinrichtung unterteilt den Verlauf der Last in zeitdiskrete Betrachtungsintervalle, und jede Laständerung kann zur Unterteilung eines Auswerteintervalls herangezogen werden. Die Unterteilung (Laständerungsereignis) erfolgt aufgrund von Gradientenänderungen im Lastverlauf, und speziell können hierzu auch zeitlich versetzte Laständerungen mit gleichem Gradientenvorzeichen zur Unterteilung des Auswerteintervalls herangezogen werden. Die 2b zeigt hier erfindungsgemäß eine (gegenüber der 2a) stärkere Unterteilung des Lastverlaufs, bei der die entsprechenden Gradientenänderungen berücksichtigt wurden. Aus den Informationen über die Last wird also ein Gradient gebildet, und aus den Tansitionen des Lastgradienten wird entsprechend ein Speicherimpuls generiert, nämlich bei dem jeweiligen Ereignis (Transition). Als Datengrundlage hierfür dienen gespeicherte oder in Echtzeit aufgenommene Daten, die eine direkte oder indirekte Information über die aktuelle Last am Hebezeug beinhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt also die Rekonstruktion von zeitkontinuierlichen Laständerungen grundsätzlich unabhängig von der Erkennung einer Lastaufnahme oder eines Lastabsetzens und ermöglicht somit auch die Rekonstruktion von Lasten, die sich während eines Hubes verändern.
Natürlich können aber weitere systembekannte Informationen zusätzlich zu den erfindungsgemäß erhaltenen Informationen verarbeitet werden, um möglichst optimierte Ergebnisse zu erhalten. Beispielsweise können Ereignisse, die nachträglich gesondert betrachtet werden sollen (z. B. Betätigung einer Sicherheitseinrichtung) einen zusätzlichen Speicherimpuls generieren oder einen anderen eliminieren. In der 1 ist die Lastgradientenerkennung und die gerade oben genannte Ereignisfolge im oberen Teil dargestellt, wobei die Informationen über den Lastgradienten sowie über die Ereignisse im Betrieb einer Bewertung unterzogen und dann als Speicherimpuls im Datenspeicher abgelegt werden. Gespeichert werden hierbei Rohdaten oder aufbereitete Daten, deren Gültigkeitsbereich sich zwischen einem vorherigen Speicherimpuls und einem neuen Speicherimpuls befinden.
Die 1 zeigt aber auch, dass Daten, die aus dem Betrieb des Hebezeugs stammen, aufbereitet und zusätzlich als Eingabedatensatz für den Datenspeicher verwendet werden können. Zusammen mit den erfindungsgemäß erhaltenen Daten (bewertete Gradientenerkennung) bedingt dieses System dann zwar ein höheres Aufkommen an zu speichernden Daten, erlaubt aber in Abhängigkeit der gespeicherten Daten eine detailliertere Rekonstruktion beliebiger Lastverläufe. Außerdem kann eine statistische Auswertung der erzeugten Betrachtungsintervalle dazu verwendet werden, die strukturelle Beanspruchung des Hebezeugs zu berechnen und bei der Rekonstruktion auszuwerten.

Claims

Verfahren zur Rekonstruktion von Lastfällen an Hebezeugen, bei dem zur Bestimmung der Laständerungen in Lastverlaufsdaten eine Laständerung an einer Transitionsstelle des Lastverlaufs-Gradienten festgestellt wird, und bei dem der Lastverlauf an den Transitionsstellen durch Erzeugen eines Speicherimpulses als Laständerungsereignis in zeitdiskrete Betrachtungsintervalle unterteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bestimmung anhand von gespeicherten Lastverlaufsdaten erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bestimmung anhand von Echtzeit-Lastverlaufsdaten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Lastverlauf aufgezeichnet und gespeichert wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem offensichtlicherweise oder gemäß einem Ausscheidungskriterium unbeachtliche Betrachtungsintervalle unberücksichtigt bleiben und/oder unterdrückt werden, wobei das Ausscheidungskriterium insbesondere ein zeitliches Kriterium ist oder ein Kriterium, das äußere Einflüsse auf den Lastverlauf berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Transitionsstelle festgestellt wird, wenn der Lastverlaufsgradient das Vorzeichen wechselt oder auf Null wechselt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Transitionsstelle festgestellt wird, wenn sich der Gradient mit demselben Vorzeichen ändert, insbesondere aufeinander folgend mehr als einmal mit demselben Vorzeichen ändert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem weitere Laständerungen berücksichtigt werden, die aus Betriebsdaten des Hebezeugs stammen oder zu besonderen Betriebsfällen ermittelt werden.