DE19514050A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Belastungen von Hub- und Zugeinrichtungen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Belastungen von Hub- und ZugeinrichtungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor
richtung zum Erfassen von Belastungen von Hub- und
Zugeinrichtungen.
Krananlagen, Hebezeuge, Zuggeräte, Winden oder der
gleichen Vorrichtungen haben eine vorgegebene Lebens
dauer, die abhängig von der Belastung ist. Um diese
Belastungen festzustellen, ist es bekannt, ein Hebe
zeug-Tagebuch zu führen, in dem alle Hubbewegungen
dokumentiert sind. Dafür muß eine Person abgestellt
werden. Bei einer derartigen Registrierung der Bela
stung ist es vom Gesetz vorgesehen, daß nach einer
bestimmten Anzahl von Jahren eine Generalüberholung
der Anlage durchgeführt werden muß, unabhängig davon,
ob die vorgegebene Lebensdauer bzw. Nutzungsdauer
abgelaufen ist oder nicht, da die Dokumentation nicht
als Beweis für die wirklichen Belastungen gilt.
Darüber hinaus ist es bekannt, für Hub- und Zugein
richtungen Betriebsstundenzähler und eine Überlast
sicherung vorzusehen, wobei weiterhin in der gleichen
Weise, wie oben erwähnt, ein Tagebuch geführt wird.
Bei einem solchen Verfahren wird es vom Gesetz vor
gegeben, daß nach einer bestimmten Anzahl von Jahren,
die die oben angegebene Anzahl etwas übersteigt, eine
Generalüberholung durchgeführt werden muß, auch wenn
die Nutzungsdauer nicht abgelaufen ist.
Durch die vorgeschriebenen Generalüberholungen, un
abhängig von der wirklichen Nutzungsdauer, entstehen
hohe Kosten, wobei zusätzlich eine Person zum Doku
mentieren der Belastungen notwendig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen der Bela
stungen von Hub- und Zugeinrichtungen zu schaffen,
die eine automatische Registrierung der Belastungen
gestattet und eine Ausnutzung der gesamten Lebensdau
er ermöglicht und somit zur Senkung der Kosten bei
trägt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des auf ein Verfahren gerichteten Hauptanspruches und
des nebengeordneten Vorrichtungsanspruches gelöst.
Dadurch, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und
der erfindungsgemäßen Vorrichtung alle Belastungen
nach ihrer Größe und ihrer Dauer erfaßt werden, wobei
in vorgegebenen Lastbereichen die jeweiligen Zeitdau
ern zu summieren sind, ist es möglich, einen Nachweis
über die wirkliche Belastung und ihre Dauer zu er
bringen, wobei mit den erfaßten Daten die maximale
Nutzungsdauer bestimmt werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah
men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse
rungen möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild der er
findungsgemäßen Vorrichtung.
Die in der Figur dargestellte Vorrichtung, die als
"Lastkollektivspeicher" bezeichnet werden kann, dient
zur Messung und Speicherung von Belastungszuständen,
beispielsweise einer Krananlage. Dazu wird die darge
stellte Vorrichtung an der Krananlage befestigt und
mit mindestens einem Kraftsensor 1 verbunden. Der
Kraftsensor ist beispielsweise als Dehnungsmeßstrei
fen-Sensor (DMS-Sensor) ausgebildet, wobei jedoch
alle anderen zur Kraftmessung gebräuchlichen Sensoren
verwendet werden können. Die DMS-Sensoren werden z. B.
als Lastmeßbolzen in den Aufhängungen der Kranseile
angebracht. Sie geben ein elektrisches Ausgangs
signal, das der Kran-Hakenlast proportional ist.
Gemäß der Figur sind die Sensoren, die in Brücken
schaltung angeordnet sind und zugeordnete Differenz
verstärker aufweisen, mit einem A/D-Wandler 2 verbun
den, der die gelieferten analogen Signale in Digital
signale umwandelt und diese an einen Bus 3 liefert.
Die Busleitung 3 ist mit einem Mikroprozessor 4, ei
ner Uhr 5, einem EEPROM 6 als Langzeitspeicher, einem
RAM 7 als Zwischenspeicher und einer Anzeigeeinheit 8
für die interessierenden Daten verbunden. Außerdem
ist an den Mikroprozessor 4 eine Schnittstelle 9 an
geschlossen, die direkt mit einer Überwachungseinheit
12 mit Alarmvorrichtung 10 verbunden ist. Weiterhin
ist eine Schnittstellen 13 vorgesehen, über die ein
Personalcomputer 11 zur Auswertung der Daten an
schließbar ist. Eine als Taster ausgebildete Eingabe
einheit 14, die mit dem Mikroprozessor verbunden ist,
ermöglicht die Eingabe von notwendigen Steuersignalen
und sonstigen Befehlen.
Zur Justierung der Anlage wird eine Grundmessung
durchgeführt, bei der sich an dem Lasthaken der Kran
anlage keine Last befindet. Der bei dieser Grundmes
sung erfaßte Meßwert wird als Null-Wert übernommen,
der bei allen weiteren Messungen berücksichtigt wird.
Danach wird am Lasthaken eine Maximallast erzeugt,
wobei der Meßwert als hundertprozentige Last im Mi
kroprozessor 4 bzw. im RAM 7 gespeichert wird.
Entsprechend den Vorschriften ist der maximale Last
bereich von 0 bis 100% in eine Mehrzahl von Lastbe
reichen aufgeteilt, nämlich in Lastbereiche von
0 bis 10, 11 bis 20, 21 bis 40, 41 bis 60, 61 bis 80,
81 bis 100 und größer als 100, wobei die Angaben Pro
zente sind. Die von den Sensoren 1 erfaßten und durch
den A/D-Wandler 2 in Digital-Signale umgewandelten
Meßwerte werden jeweils unter Berücksichtigung des
Null-Wertes und des Maximalwertes von dem Mikropro
zessor 4 in Prozentangaben umgerechnet und entspre
chend dieser Prozentangabe in einen der Lastbereiche
klassifiziert. Gleichzeitig wird über die Uhr 5 die
Dauer des jeweiligen, die Last der Krananlage ange
benden Meßwertes bestimmt und die jeweilige Zeit wird
im RAM 7 beispielsweise in Bruchteilen von Minuten
unter den jeweiligen Lastbereichen abgelegt und ge
speichert. Dabei können die den jeweiligen Meßwerten
und entsprechenden Lastbereichen zugeordneten Zeitab
schnitte separat gespeichert werden, oder die Zeit
abschnitte können für die jeweiligen Lastbereiche
aufsummiert werden. Wenn die den Meßwerten zugeord
neten Zeitabschnitte einzeln gespeichert werden, wird
nach einem vorbestimmten Zeitraum eine Summierung
vorgenommen. Als Zeiträume, in denen die Zeitab
schnitte summiert werden, ist eine Woche vorgesehen,
und für jede Kalenderwoche wird von dem Mikroprozes
sor unter Heranziehung der Daten der Uhr 5 mit Datum
und der Daten aus dem RAM 7 ermittelt, wie lange der
Kran in jedem der einzelnen oben angegebenen Lastbe
reiche gearbeitet hat. Diese Werte werden in dem
EEPROM 6 unter Zuordnung zu den jeweiligen Lastberei
chen und der jeweiligen Kalenderwoche gespeichert.
Der zuverlässige Betrieb der erfindungsgemäßen Vor
richtung kann durch eine Überwachungseinheit 12 ange
zeigt werden, die eine von den übrigen Bauteilen ge
trennte Stromversorgung aufweist und durch eine Da
tenleitung mit der übrigen Schnittstelle 9 verbunden
ist. Sollte die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung
ausfallen, so wird von der Überwachungseinheit 12
über die Alarmvorrichtung 10 ein Sirenenalarm ausge
löst.
Für die Überwachung erzeugt der Mikroprozessor 4 re
gelmäßig Taktsignale, die über die Schnittstelle 9 an
die Überwachungseinheit 12 geliefert werden. Bleiben
die Taktsignale aus, was beispielsweise bei Unterbre
chung der Spannungsversorgung des Mikroprozessors 4
oder bei einem sonstigen Ausfall desselben auftreten
kann, erkennt die Überwachungseinheit das Ausbleiben
und steuert die Alarmvorrichtung 10 an.
Die aktuellen Meßwerte von jedem einzelnen Sensor 1
werden von der Anzeigeeinheit 8 angezeigt, die
gleichzeitig auch die Kalenderwoche, die Uhrzeit mit
Stunden, Minuten und Sekunden und das Datum anzeigen
kann.
Wenn von dem Mikroprozessor 4 festgestellt wird, daß
der Meßwert über 100%, d. h. über der Maximallast
liegt, wird über die Schnittstelle 9 ein Signal an
die Übertragungseinheit 12 ausgegeben, das die
Alarmvorrichtung 10 aktiviert. Zusätzlich werden die
Überlastungen mit Datum und Uhrzeit in dem EEPROM 6
gespeichert. Der Überlastzustand wird erst dann als
beendet registrierte wenn die am Haken hängende Last
unter 50% liegt.
Über die Schnittstelle 13 kann auch ein passender
Computer 11 angeschlossen werden, der die in dem EE-
PROM 6 gespeicherten Daten aus lesen kann und ein Pro
tokoll über die Belastungen in Form von Zeiten für
die verschiedenen Lastbereiche und die unterschiedli
chen Kalenderwochen drucken kann. Weiterhin können
die Daten zur Berechnung der Kran-Lebensdauer verwen
det werden, wobei das mathematische Verfahren für die
Berechnung durch Vorschriften vorgegeben ist und über
das Computerprogramm bestimmt werden kann.
Das Speichermedium in Form des EEPROMs 6 kann aber
auch aus dem Gerät entnommen werden und als Dokument
dienen bzw. in eine getrennte Auslesevorrichtung ein
gesetzt werden, so daß ein Computer 11 nicht direkt
an die Vorrichtung nach Fig. 1 angeschlossen werden
muß.
Bei der obigen Beschreibung wurde beispielhaft auf
eine Krananlage Bezug genommen, selbstverständlich
kann die Belastung von jedem anderen Hub- und Zugge
rät u. dgl. festgestellt werden.
Anstelle des EEPROMs 6 kann jeder andere nicht flüch
tige Speicher verwendet werden.
Claims (15)
1. Verfahren zum Erfassen der Belastungen von Hub-
und Zugeinrichtungen, bei dem die jeweiligen auf
die Hub- und Zugeinrichtungen wirkenden Kräfte
sowie deren Dauer als Zeitabschnitte gemessen
werden, die gemessenen Kräfte vorgegebenen
Lastbereichen zugeordnet werden und innerhalb
definierter Zeiträume die einzelnen Zeitab
schnitte in den vorgegebenen Lastbereichen sum
miert und gespeichert werden, wobei die in den
definierten Zeiträumen summierten Zeitabschnitte
sowie die zugeordneten Lastbereiche zur Ermitt
lung der Lebensdauer verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils gemesse
ne Kraft in Prozenten einer Maximallast ausge
drückt wird, und daß die Lastbereiche als Pro
zentbereiche festgelegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Protokoll ge
druckt wird, das für die definierten Zeiträume
die durch die summierten Zeitabschnitte gegebene
Gesamtdauer der Belastung in den unterschiedli
chen Lastbereichen angibt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Überlast ein
Alarm ausgelöst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastzustände
mit Datum und Uhrzeit gespeichert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,+
dadurch gekennzeichnet, daß die summierten Zeit
abschnitte in den unterschiedlichen Lastberei
chen wochenweise gespeichert werden.
7. Vorrichtung zur Erfassung von Belastungen von
Hub- und Zugeinrichtungen mit
einer Sensoranordnung (1) zur Messung von auf die Hub- oder Zugeinrichtung wirkenden Kräfte, einer Zeitmeßeinrichtung (4, 5), die die Dauer der jeweils aufgebrachten Kräfte als Zeitab schnitt bestimmt,
einer Einrichtung (4) zum Klassifizieren der einzelnen Meßwerte in vorgegebene Lastbereiche, einer Einrichtung (4) zum Summieren der einzel nen Zeitabschnitte, die den unterschiedlichen Lastbereichen zugeordnet sind, und einer Speichereinrichtung (6, 7) zum Speichern der in den unterschiedlichen Lastbereichen sum mierten Zeitabschnitte.
einer Sensoranordnung (1) zur Messung von auf die Hub- oder Zugeinrichtung wirkenden Kräfte, einer Zeitmeßeinrichtung (4, 5), die die Dauer der jeweils aufgebrachten Kräfte als Zeitab schnitt bestimmt,
einer Einrichtung (4) zum Klassifizieren der einzelnen Meßwerte in vorgegebene Lastbereiche, einer Einrichtung (4) zum Summieren der einzel nen Zeitabschnitte, die den unterschiedlichen Lastbereichen zugeordnet sind, und einer Speichereinrichtung (6, 7) zum Speichern der in den unterschiedlichen Lastbereichen sum mierten Zeitabschnitte.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung
(1) als mindestens ein Dehnungsmeßstreifen oder
ein Piezoelement ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung
(1) als mindestens ein Lastmeßbolzen ausgebildet
ist, der an bzw. in den kraftaufnehmenden Teilen
der Hub- und Zugeinrichtungen angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrich
tung (5) als Uhr mit Datumsangabe ausgebildet
ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrich
tung (8) zum Anzeigen der augenblicklichen pro
zentualen, von der Hub- oder Zugeinrichtung auf
genommenen Last, bezogen auf die Maximallast der
Uhrzeit und/oder des Datums.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrich
tung ein EEPROM (6) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungs
einheit (12) mit Alarmeinrichtung (10) vorgese
hen ist, die bei Auftreten einer Überlast ein
Alarmsignal abgibt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsein
heit (12) eine von den übrigen Teilen getrennte
Spannungsversorgung aufweist und die übrigen
Teile auf Ausfall überwacht.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Schnittstelle
(9) für einen Computer (11) vorgesehen ist.
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