DE19956265A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden von Kränen, wobei auf die Hubwinde wirkende Seilkräfte dynamisch bestimmt, Lastwechsel und eine dynamische Beanspruchung ermittelt und/oder eine Restlebensdauer bestimmt werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß ein Drehmoment eines Hubwindenantriebs bestimmt wird, ein Hebelarm des Seils bezüglich der Hubwinde bestimmt und zeitlich dem jeweilig bestimmten Drehmoment zugeordnet wird, und aus dem jeweiligen Drehmoment und dem zugeordneten Hebelarm die Seilkraft bestimmt wird. Aus dem zeitlichen Verlauf der Seilkraft wird das für die Lebensdauer bestimmende Lastkollektiv errechnet, aus dem die Restlebensdauer bestimmt werden kann. Darüber hinaus ist vorgesehen, die absolute Abspullänge des Seiles, dessen Geschwindigkeit und Beschleunigung sowie die Seilkraft unter Berücksichtigung der Wicklungslagen und die Windendrehzahl zu ermitteln und zu überwachen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden, insbesondere für Kräne, bei dem eine auf die Hubwinde wirkende Seil­ kraft, Lastwechsel, eine dynamische Beanspruchung und/oder eine Restlebens­ dauer bestimmt werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden, insbesondere von Kränen, mit Seilkraft-Bestimmungs­ mitteln zur Bestimmung der auf die Hubwinde wirkenden Seilkräfte und einer Aus­ werteeinheit zur Ermittlung der dynamischen Beanspruchung der Hubwinde aus den Seilkräften und/oder der Restlebensdauer.

Hubwinden von Kränen werden dynamisch beansprucht, ihre Lebensdauer hängt unter anderem von der Anzahl der Lastspiele, der Größe der jeweiligen Belastung und der Art bzw. Ausbildung der jeweiligen Belastungszyklen ab. Mit Hilfe von Last­ kollektivzählern werden die tatsächlich auftretenden Beanspruchungen und Last­ spiele erfaßt und bewertet, ein sich daraus ergebendes Belastungskollektiv wird nach und nach berechnet, so daß die verbleibende Restlebensdauer mit Hilfe an sich bekannter und vorgegebener Verfahren zur Berechnung der Betriebsfestigkeit bestimmt werden kann. Aus der EP 07 49 934 A2 ist ein Lastkollektivzähler be­ kannt, der die auftretenden Lastwechsel bestimmt, zu jedem Lastwechsel die die Hubwinde beanspruchende Seilkraft bestimmt, hieraus das Lastkollektiv berechnet und unter Einbeziehung der sogenannten Wöhler-Linien die Restlebensdauer be­ rechnet und anzeigt. Dieser Lastkollektivzähler ist jedoch hinsichtlich der Erfassung der tatsächlich auftretenden Beanspruchungen in der Praxis kaum umzusetzen und verbesserungsbedürftig. Zudem ist eine noch umfassendere Überwachung des Be­ triebs der Hubwinde wünschenswert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaf­ fen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeiden. Insbeson­ dere soll eine einfache, präzise und zuverlässige Erfassung der auftretenden Bela­ stungen erreicht sowie vorzugsweise eine umfassende Überwachung des Hubwin­ denbetriebs bewirkt werden.

Hinsichtlich der verfahrenstechnischen Aspekte wird diese Aufgabe bei einem Ver­ fahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Drehmoment eines Hubwindenantriebs bestimmt wird, ein Hebelarm des Seils be­ züglich der Hubwinde bestimmt und zeitlich dem jeweiligen bestimmten Drehmo­ ment zugeordnet wird, und aus dem jeweiligen Drehmoment und dem zugeordne­ ten Hebelarm die Seilkraft bestimmt wird.

Die Belastungsgrößen werden dynamisch bestimmt, in Zeitabständen von z. B. ei­ ner Sekunde werden die relevanten Größen erfaßt bzw. bestimmt, so daß deren Verlauf über die Zeit ermittelt werden kann. Die Seilkraft wird also indirekt be­ stimmt, indem andere Größen, nämlich das Drehmoment des Hubwindenantriebs und der Hebelarm des um die Hubwinde laufenden Hubseiles, bestimmt werden, zu denen die Seilkraft in einer festen Beziehung steht. Das erfindungsgemäße Verfah­ ren verzichtet auf eine direkte Bestimmung der Hublast bzw. der Seilkraft. Im Ge­ gensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist keine schwie­ rige und komplizierte unmittelbare Erfassung der Seilkraft notwendig, die Bestim­ mung des Drehmoments des Hubantriebs sowie des jeweils zugehörigen Hebel­ arms des Hubseiles bezüglich der Hubwinde läßt sich wesentlich einfacher bewerk­ stelligen.

In Weiterbildung der Erfindung wird eine besonders einfache Bestimmung des Hub­ antrieb-Drehmoments dadurch erreicht, daß als Hubwindenantrieb ein Hydromotor verwendet wird, die Druckdifferenz über den Hydromotor gemessen wird, ein Schluckvolumen erfaßt und daraus das Drehmoment des Hubantriebs bestimmt wird. Gegebenenfalls kann das Moment, das von einer zwischen den Hubantrieb und die Hubwinde geschalteten Bremse auf das Hubwerk ausgeübt wird, ebenfalls erfaßt bzw. bestimmt und bei der Bestimmung des auf die Hubwinde wirkenden Moments berücksichtigt werden. Aus der Druckdifferenz über den Hydromotor und dessen jeweiligem Schluckvolumen kann das vom Hydromotor zur Verfügung ge­ stellte Drehmoment einfach berechnet werden. Das Schluckvolumen wird vorzugs­ weise dadurch bestimmt, daß die Winkelstellung des Stellhebels des Hydromotors erfaßt bzw. bestimmt wird.

Der Hebelarm des um die Hubwinde laufenden Seiles kann grundsätzlich auf ver­ schiedenen Wegen bestimmt werden. Möglich wäre z. B. eine unmittelbare Positi­ ons- bzw. Lageerfassung des von der Winde ablaufenden Seilstücks mittels eines geeigneten Sensors. Vorzugsweise jedoch wird der Hebelarm des Seiles bezüglich der Hubwinde aus der Drehstellung der Hubwinde bestimmt. Hierzu wird eine ab­ solute Drehstellung der Hubwinde erfaßt, aus der sich der jeweilige Hebelarm er­ gibt, je nachdem aus welcher Windungslage das Seil jeweils abläuft. Eine Ausfüh­ rung besteht darin, daß zu jeder absoluten Drehstellung ein entsprechender Hebel­ arm abgespeichert, die Drehstellung der Hubwinde absolut gemessen und er zuge­ hörige Hebelarm ausgelesen wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfin­ dung werden geometrische Hubwinden-Parameter, insbesondere der Winden­ durchmesser, die Windungszahl pro Lage, die von der Breite der Hubwinde ab­ hängt und der Seildurchmesser, in einem Speicher abgespeichert, eine Drehstel­ lung der Hubwinde wird absolut erfaßt und zu der jeweiligen Drehstellung wird aus den Hubwinden-Parametern der Hebelarm des Seils bezüglich der Hubwinde be­ stimmt. Mit Hilfe der Parameterisierung der Hubwinde kann der Hebelarm des Sei­ les bezüglich der Hubwinde unter Berücksichtigung der Windungslagen bestimmt werden.

Mit Hilfe der Parameterisierung der Hubwinde und der Erfassung der absoluten Drehstellung der Hubwinde kann gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine umfassendere Überwachung des Betriebs der Hubwinde erreicht werden. Insbesondere kann hierdurch die absolute abgespulte Seillänge bestimmt werden. Dies kann auch für die weitere Steuerung des Kranes genutzt werden. In vorteilhafter Weise kann die Anzahl der auf der Hubwinde verbleibenden Windun­ gen überwacht werden, insbesondere kann sichergestellt werden, daß immer die notwendige minimale Anzahl von Windungen, z. B. drei Windungen, auf der Hub­ winde verbleiben, so daß ein Abziehen des Hubseiles von der Hubwinde verhindert wird. Bevor das Seil so weit abgespult wird, daß weniger als die z. B. drei Windun­ gen auf der Hubwinde verbleiben würden, wird der Hubantrieb abgestellt bzw. die Hubwerksbremse betätigt. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfin­ dung wird mit Hilfe der Parameterisierung der Hubwinde und der absoluten Erfas­ sung der Drehstellung derselben die Seilgeschwindigkeit beim Abspulen und/oder die Seilbeschleunigung bestimmt. Hierzu können die Ableitungen der abgespulten Seillänge über die Zeit bestimmt werden. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Er­ findung besteht darin, daß die Drehzahl der Hubwinde bestimmt und überwacht wird. Dies kann zur Steuerung und Überwachung des Hubwindenantriebs genutzt werden. Eine maximale Drehzahl des Hubwindenmotors, die nicht überschritten werden darf, kann entsprechend überwacht werden. Vorzugsweise werden die be­ stimmten Größen in einem Speicher abgelegt, um diese Daten später abrufen bzw. verarbeiten zu können. Unabhängig von der eingangs genannten Bestimmung der dynamischen Beanspruchung bzw. der Restlebenszeit besitzt die Überwachung bzw. Bestimmung der absoluten Abspullänge, der Abspulgeschwindigkeit und der beschleunigung besondere Vorteile, insbesondere können diese Größen auch für die Steuerung des Kranes verwendet werden und für andere Auswertungen des Betriebs des Kranes genutzt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zu sämtlichen er­ faßten und/oder bestimmten Daten und Größen die Echtzeit erfaßt, mit der zusam­ men die erfaßten bzw. bestimmten Daten abgespeichert werden. Dies besitzt den großen Vorteil, daß nachträglich präzise rekonstruiert werden kann, was zu welcher Zeit im Betrieb des Kranes bzw. der Hubwinde aufgetreten ist, insbesondere kann hiermit eine Unfallrekonstruktion bzw. die Rekonstruktion von Betriebsstörungen durchgeführt werden.

In Weiterbildung der Erfindung wird insbesondere der zeitliche Verlauf der Seilkraft bestimmt und gespeichert, aus dem maximale und minimale Seilkraftwerte und/oder die auftretenden Lastwechsel bestimmt werden, die einem von mehreren gespeicherten Lastkollektiven zugeordnet und zur Bestimmung der Restlebenszeit verwendet werden. Bei diesem Verfahren können die Belastungen der Hubwinde in mehrere, vorzugsweise zehn Kategorien eingeteilt werden. Die auf die jeweilige Kategorie entfallenden Zeitanteile der Belastung werden aufsummiert und in einem Speicher abgelegt. Dieser Speicher ist nicht flüchtig und für eine hohe Anzahl von Schreibzyklen geeignet. Die Bestimmung der Restlebenszeit selbst wird nach ei­ nem der per se bekannten Verfahren zur Bestimmung der Lebenszeit durchgeführt.

Es kann insbesondere die Restlebenszeit der Hubwinde ermittelt werden. Gegebe­ nenfalls kann auch eine Restlebenszeitberechnung für weitere Kranbauteile abge­ leitet werden, deren dynamische Beanspruchung mit der der Hubwinde unmittelbar zusammenhängt.

Hinsichtlich der vorrichtungstechnischen Aspekte wird die oben genannte Aufgabe bei einer Überwachungsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Drehmoment-Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Drehmo­ ments eines Hubwindenantriebs, eine Einrichtung zur Bestimmung des Hebelarms des Seils bezüglich der Hubwinde und eine Einrichtung zur Bestimmung der Seil­ kraft aus dem jeweiligen Drehmoment und dem zugehörigen Hebelarm vorgesehen sind.

Die Drehmoment-Bestimmungseinrichtung umfaßt vorzugsweise eine Druckerfas­ sungseinrichtung zur Erfassung der Druckdifferenz über den Hydromotor des Hub­ windenantriebs, eine Schluckvolumen-Erfassungseinrichtung und eine Einrichtung zur Bestimmung des Drehmoments des Hydromotors aus der erfaßten Druckdiffe­ renz und dem Schluckvolumen. Die Druckerfassungseinrichtung kann insbesonde­ re zwei Drucksensoren besitzen, die auf der Zustrom- und der Abstromseite des Hydromotors in den entsprechenden Fluidkreislauf geschaltet sind. Der Fluidkreis­ lauf kann sowohl geschlossen als auch offen ausgebildet sein.

Die Schluckvolumen-Erfassungseinrichtung kann aus einem Baustein bestehen, der dem Stellhebel des Hydromotors zugeordnet ist und dessen Winkelstellung er­ faßt. Die Winkelstellung des Stellhebels ist ein Maß für das Schluckvolumen des Hydromotors, das zusammen mit dem Druckabfall am Hydromotor dessen Drehmoment bestimmt. Vorzugsweise besteht die Schluckvolumen-Erfassungsein­ richtung aus einem Baustein, der den Stellstrom eines Stellmagneten mißt, mit dem der Stellhebel betätigt wird. Der Stellstrom ist proportional zur Winkelstellung des Stellhebels, so daß aus diesem die Winkelstellung des Stellhebels abgeleitet wer­ den kann. Der Schwenkwinkel wird also indirekt ermittelt und zwar aus dem propor­ tionalen Steuerstrom für den Steilhebel, der aus der übergeordneten Kransteuerung kommt und proportional zu dem Schwenkwinkel ist. Die indirekte Bestimmung des Schwenkwinkels in der beschriebenen Weise ist wesentlich kostengünstiger zu be­ werkstelligen.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Drehstellungs-Erfassungseinrichtung für die Hubwinde vorgesehen. Insbesondere ist die Drehstellungs-Erfassungseinrichtung absolut arbeitend ausgebildet, d. h. sie erfaßt beliebige Drehstellungen auch über 360° hinaus absolut, bei Rückwärtsdrehen der Hubwinde läuft auch die Drehstel­ lungs-Erfassungseinrichtung rückwärts. Vorzugsweise ist die Drehstellungs- Erfassungseinrichtung digital ausgebildet, sie digitalisiert die jeweilige Drehstellung der Hubwinde.

Die Überwachungsvorrichtung umfaßt zweckmäßigerweise einen Speicher zur Speicherung von Hubwinden-Parametern, insbesondere sind in dem Speicher der Windendurchmesser, die Windungszahl pro Lage und der Seildurchmesser abspei­ cherbar.

Vorzugsweise ist eine Einrichtung zur Bestimmung des Hebelarms des Seils be­ züglich der Hubwinde vorgesehen. Dies kann grundsätzlich ein Sensor sein, der die Lage des von der Hubwinde ablaufenden Seilstücks unmittelbar erfaßt. Vorzugs­ weise jedoch errechnet die Einrichtung den Hebelarm aus der jeweiligen Drehstel­ lung der Hubwinde und den abgespeicherten Hubwindenparametern.

Die Überwachungsvorrichtung zeichnet sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch aus, daß eine Echtzeituhr vorgesehen ist. Die Echtzeituhr ist mit der Auswerteein­ heit verbunden, um diese für die Datenverarbeitung mit den Echtzeitwerten zu speisen.

Die Auswerteeinheit ist gemäß einer Ausführung der Erfindung derart ausgebildet, daß der zeitliche Verlauf der Seilkraft bestimmt und gespeichert wird und aus die­ sem maximale und minimale Seilkraftwerte und/oder Lastwechsel bestimmt wer­ den, die einem von mehreren gespeicherten Lastkollektiven zugeordnet und zur Bestimmung der Restlebenszeit verwendet werden.

Ferner ist die Überwachungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfin­ dung mit einer Einrichtung zur Überwachung der abgespulten Seillänge versehen, die den Hubwerksantrieb sperrt und/oder eine Hubwerksbremse betätigt, sobald nur noch eine vorgegebene Anzahle von Windungen auf der Hubwinde sind.

Ferner zeichnet sich die Überwachungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dadurch aus, daß Mittel zur Bestimmung der Ab- bzw. Aufspulge­ schwindigkeit des Hubseiles sowie zur Bestimmung der Seilbeschleunigung vorge­ sehen sind. Vorzugsweise werden diese Größen aus der erfaßten Drehbewegung der Hubwinde unter Berücksichtigung deren geometrischer Parameter, insbesonde­ re des Windendurchmessers und der Windungslagen bestimmt. Ferner sind nach einem weiteren Aspekt der Erfindung Mittel vorgesehen, die die Drehzahl der Hub­ winde bestimmen und diese und/oder die Drehzahl des Hubwindenantriebs über­ wachen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind die Auswerteeinheit, die Drehmoment-Bestimmungseinrichtung, die Einrichtung zur Bestimmung des Hebel­ arms, die Einrichtung zur Ermittlung der absoluten abgespulten Seillänge, die Ein­ richtung zur Bestimmung der Abspulgeschwindigkeit, die Einrichtung zur Bestim­ mung der Abspulbeschleunigung und/oder die Einrichtung zur Überwachung der Windendrehzahl als Mikrocomputer mit darin abgespeicherter und ablaufender Software ausgebildet. Vorzugsweise besitzt der Mikrorechner Schnittstellen zur Datenübergabe zu und von einer übergeordneten Kransteuerung, von der aus die ermittelten Daten einschließlich des berechneten Lastkollektivs und der Restle­ bensdauer abrufbar sind. Die Übergabe von Daten bzw. Steuerbefehlen ist selbst­ verständlich auch in umgekehrter Richtung vorgesehen.

Um die Bestimmung der dynamischen Beanspruchungen und die Ermittlung der Restlebensdauer sicherer und zuverlässiger zu machen, zeichnet sich die Überwa­ chungseinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung da­ durch aus, daß die Auswerteeinheit einschließlich eines zugehörigen Datenspei­ chers in die Hubwinde integriert sind. Sie bilden also eine untrennbare Einheit mit der Hubwinde. Wird die Hubwinde z. B. für Wartungsarbeiten oder bei Ersatz aus­ getauscht, so wird sie zusammen mit der Auswerteeinheit und dem zugehörigen Datenspeicher ausgetauscht, der die gespeicherten Beanspruchungswerte und/oder die Restlebensdauer enthält. Hierdurch ist sichergestellt, daß die verblei­ bende Restlebensdauer nicht verloren geht bzw. falsche Berechnungsdaten der Restlebensdauer zugrundegelegt werden.

Diese und weitere Merkmale, die in Kombination miteinander und für sich selbst schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird, gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung hervor, anhand derer eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert wird.

Die einzige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemä­ ßen Überwachungsvorrichtung zur Überwachung einer hydraulisch angetriebenen Hubwinde.

Die Hubwinde 1 wird von einem Hydromotor 2 angetrieben, der mittels eines ent­ sprechenden Fluidkreislaufes 3, der offen oder geschlossen ausgebildet sein kann, mit dem notwendigen Fuiddruck beaufschlagt wird. Auf die Hubwinde 1 ist das Seil 4 aufgewickelt, mit dem der Kran die entsprechenden Hublasten anhebt bzw. ab­ senkt.

Zu dem Hubwerk gehört ferner eine Hubwerksbremse 5, die zwischen den Hydro­ motor 2 und die Hubwinde 1 in den Antriebsstrang geschaltet ist.

Mit der Hubwinde 1 verbunden ist eine multifunktionale Erfassungs-, Rechen- und Auswerteeinheit 6, die einen Lastkollektivzähler bildet und weitere -Funktionen ver­ wirklicht. Insbesondere wird mit der multifunktionalen Datenverarbeitungs-, Rechen- und Auswerteeinheit 6 die dynamische Beanspruchung der Hubwinde 1 sowie de­ ren Restlebensdauer ermittelt. Ferner werden die Abspullänge des Seiles 4, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Seiles 4 sowie die Seilkraft unter Be­ rücksichtigung der Wicklungslagen auf der Hubwinde 1 und die Drehzahl der Hub­ winde ermittelt und überwacht.

Die Einheit 6 ist vorteilhafterweise in die Hubwinde 1 integriert und bildet mit dieser eine Einheit. Sie kann angeflanscht oder in einer anderen geeigneten Weise an der Winde 1 befestigt sein.

Eine Winkelerfassungseinheit 7 ist der Hubwindenwelle zugeordnet und digitalisiert die Winkelstellung der Hubwinde 1. Die Winkelerfassungseinheit 7 ist absolut ar­ beitend ausgebildet, d. h. sie erfaßt die Winkelstellung der Hubwinde 1 absolut, auch über den Bereich einer vollen Drehung hinaus. Die Drehwinkelwerte werden von dem Wandler 7 an die zentrale Recheneinheit 8 übergeben, die die weitere Verarbeitung der Werte bewirkt. Eine Echtzeituhr 9 ist ebenfalls an die zentrale Re­ cheneinheit 8 angeschlossen, so daß diese alle ihr zugeführten Daten mit den Echtzeitwerten verknüpfen und weiter verarbeiten kann. So ermittelt die zentrale Recheneinheit 8 aus den Drehwinkelwerten des Wandlers 7 die jeweilige Drehstel­ lung, die Drehgeschwindigkeit und Beschleunigung der Hubwinde 1.

Die geometrischen Parameter der Hubwinde 1 sind in dem Datenspeicher 10 ab­ gelegt, insbesondere sind dort Hubwindendurchmesser, Seildurchmesser und Win­ dungszahl je Lage auf der Hubwinde 1 abgespeichert, so daß die zentrale Rechen­ einheit 8 daraus in Verbindung mit den jeweiligen Drehwinkelwerten der Hubwinde 1 die absolute Abspullänge des Seiles 4, die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Seiles 4 beim Ab- bzw. Aufspulen sowie den Hebelarm des Seiles 4, den die­ ses bezüglich der Hubwinde 1 hat, ermittelt. Diese Größen werden mit den Echt­ zeitwerten verknüpft und im Datenspeicher 10 abgespeichert, so daß der Betrieb des Kranes z. B. zur Unfallrekonstruktion nachträglich abgefragt werden kann.

Um die Belastung der Hubwinde bestimmen zu können, wird das jeweilige Drehmoment des Hydromotors 2, mit dem die Hubwinde 1 angetrieben wird, be­ stimmt. Wie die Figur zeigt, wird mittels zweier Drucksensoren 11 und 12, die in den Fluidkreislauf 3 auf die Zustromseite und auf die Abstromseite des Hydromo­ tors 2 geschaltet sind, die Druckdifferenz über den Hydromotor 2 erfaßt. Die jewei­ ligen Druckwerte, die von den Drucksensoren 11 und 12 gemessen werden, wer­ den von diesen ebenfalls der zentralen Recheneinheit 8 zugeführt.

Um das Drehmoment des Hydromotors 2 bestimmen zu können, wird der zentralen Recheneinheit 8 ferner ein Signal zugeführt, das der Winkelstellung des Stellhebels 14 des Hydromotors 2 entspricht, die die Schluckmenge des Hydromotors 2 be­ stimmt. Die Schluckmenge des Hydromotors 2 bestimmt zusammen mit der Druck­ differenz über den Hydromotor dessen Drehmoment. Die Winkelstellung des Stell­ hebels 14 kann direkt mittels eines entsprechenden Winkelsensors gemessen wer­ den. Sie kann auch indirekt bestimmt werden. Wie die Figur zeigt, ist ein Baustein 13 in der Multifunktionseinheit 6 vorgesehen, der den Steuerstrom von einer über­ gelagerten Kransteuerung 15 mißt, mit dem der Stellhebel 14 angesteuert wird. Von dem Baustein 13 wird ein zu der Stellung des Stellhebels 14 proportionales Signal an die zentrale Recheneinheit 8 abgegeben.

Die zentrale Recheneinheit 8 berechnet aus der Winkelstellung des Stellhebels 14 sowie der Druckdifferenz über den Hydromotor 2 dessen Drehmoment. Dieses kann zusammen mit den zugehörigen Echtzeitwerten im Speicher 10 abgelegt wer­ den. insbesondere berechnet die zentrale Recheneinheit 8 aus dem jeweiligen Drehmoment des Hydromotors 2 und dem in dem jeweiligen Moment gegebenen Hebelarm des Seils 4 bezüglich der Hubwinde 1 die Seilkraft in dem Seil 4.

Sämtliche Messungen und Berechnungen erfolgen dynamisch, die zentrale Re­ cheneinheit 8 berechnet die dynamische Belastung der Hubwinde 1. Hierzu werden aus dem zeitlichen Verlauf der Seilkraft minimale und maximale Extremwerte be­ stimmt, hieraus Lastspiele bzw. Lastwechsel ermittelt, aus denen die zentrale Re­ cheneinheit 8 ständig das Lastkollektiv für die Hubwinde 1 berechnet. Grundsätzlich werden bei diesem Verfahren die tatsächlich auftretenden Lastspiele und Belastun­ gen der Winde in n Kategorien eingeteilt und die auf die jeweiligen Kategorien ent­ fallenden Zeitanteile der Belastung aufsummiert und in dem Speicher 10 abgelegt. Anhand der ermittelten dynamischen Belastungen bestimmt die zentrale Rechen­ einheit 8 nach einem per se bekannten Verfahren die verbleibende Restlebensdau­ er der Hubwinde 1.

Wie die Figur zeigt, ist die Multifunktionseinheit 6 mit einer übergeordneten Kran­ steuerung 15 verbunden. Über ein Bus Interface 16 kann die übergeordnete Steue­ rung 15 auf die zentrale Recheneinheit 8 zugreifen und Daten austauschen. Insbe­ sondere kann die verbleibende Restlebenszeit ausgelesen werden und in einem entsprechenden Display 17 angezeigt werden.

Ferner ist in der Multifunktionseinheit 6 eine Sicherheitsschaltung 18 vorgesehen, mit der verhindert wird, daß das Seil 4 restlos von der Hubwinde 1 abgespult wird. Mit Hilfe der im Datenspeicher 10 abgespeicherten Hubwinden-Parameter und dem Drehstellungs-Signal der Winkel-Erfassungseinheit 7 kann die zentrale Rechenein­ heit 8 die verbleibende Windungszahl auf der Hubwinde 1 bestimmen. Sobald die absolute abgespulte Seillänge einen Maximalwert erreicht, steuert die zentrale Re­ cheneinheit 8 die Sicherheitsschaltung 17 an. Der entsprechende Schalter schließt sich, so daß von der übergeordneten Kransteuerung 15 ein Signal zur Bremsenan­ steuerung durchgeschaltet wird, so daß die Bremse 5 aktiviert wird und die Hub­ windendrehung stoppt. Hiermit wird sichergestellt, daß die vorgeschriebene Min­ destanzahl von Windungen auf der Hubwinde 1 nicht unterschritten wird.

Ferner kann durch die Ermittlung der absoluten abgespulten Seillänge von der zentralen Recheneinheit 8 bestimmt werden, wann die Hubwinde 1 aufgespult und abgespult ist.

Sämtliche Daten, die in der Multifunktionseinheit 6 erfaßt und/oder bestimmt sind und im Datenspeicher 10 gespeichert sind, sind über den seriellen Bus von der übergelagerten Kransteuerung 15 abrufbar.

Die Parameterisierung der Hubwindengeometrie kann ebenfalls über den seriellen Bus erfolgen. Darüber hinaus sind Windendaten wie z. B. Herstelldaten, ldentifizie­ rungsnummer, Seriennummer etc. über den seriellen Bus abrufbar.

Claims (19)

1. Verfahren zur Überwachung des Betriebes von Hubwinden (1), insbesondere von Kranen, bei dem eine auf die Hubwinde (1) wirkende Seilkraft, Lastwech­ sel, eine dynamische Beanspruchung und/oder eine Restlebensdauer be­ stimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehmoment eines Hub­ windenantriebs (2) bestimmt wird, ein Hebelarm des Seils (4) bezüglich der Hubwinde (1) bestimmt und zeitlich dem jeweiligen bestimmten Drehmoment zugeordnet wird, und aus dem jeweiligen Drehmoment und dem zugeordne­ ten Hebelarm die Seilkraft bestimmt wird.

2. Verfahren zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden nach dem vorher­ gehenden Anspruch, wobei ein Hydromotor (2) als Hubwindenantrieb verwen­ det, die Druckdifferenz über den Hydromotor (2) gemessen, ein Schluckvolu­ men erfaßt und daraus das Drehmoment des Hubantriebs bestimmt wird.

3. Verfahren zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei geometrische Hubwinden-Parameter, ins­ besondere der Windendurchmesser, die Windungszahl pro Windungslage und der Seildurchmesser in einem Speicher (10) abgespeichert werden, eine Drehstellung der Hubwinde (1) absolut erfaßt wird und zu der jeweiligen Dreh­ stellung aus den Hubwinden-Parametern der Hebelarm des Seils (4) bezüg­ lich der Hubwinde (1) bestimmt wird.

4. Verfahren zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Echtzeit zu sämtlichen er­ faßten und/oder bestimmten Daten erfaßt wird und letztere zusammen mit der zugehörigen Echtzeit abgespeichert werden.

5. Verfahren zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zeitliche Verlauf der Seilkraft bestimmt und gespeichert wird und aus diesem maximale und minimale Seilkraftwerte und/oder Lastwechsel bestimmt werden, die einem von mehreren gespei­ cherten Lastkollektiven zugeordnet und zur Bestimmung der Restlebenszeit verwendet werden.

6. Verfahren zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine abgespulte Seillänge überwacht wird, geometrische Hubwinden-Parameter, insbesondere der Win­ dendurchmesser, die Windungszahl pro Lage und der Seildurchmesser abge­ speichert werden, eine Drehstellung der Hubwinde (1) absolut erfaßt und aus den Hubwinden-Parametern und der Drehstellung die abgespulte Seillänge absolut bestimmt wird und vorzugsweise Seilgeschwindigkeit und/oder Seil­ beschleunigung bestimmt werden.

7. Verfahren zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Drehzahl der Hubwinde (1) bestimmt und hiermit die Drehzahl eines Hubwindenantriebs überwacht wird.

8. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden von Kränen und dergleichen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Seilkraftbestimmungsmitteln (7, 8, 10, 11, 12, 13) zur Bestimmung der auf die Hubwinde (1) wirkenden Seilkräfte und einer Auswerteeinheit (8) zur Ermittlung der dynamischen Beanspruchung der Hubwinde aus den Seilkräften und/oder der Restlebenszeit, gekennzeich­ net durch eine Drehmoment-Bestimmungseinrichtung (8, 11, 12, 13) zur Be­ stimmung des Drehmoments eines Hubwindenantriebs (2), eine Einrichtung (7, 8, 10) zur Bestimmung des Hebelarms des Seils (4) bezüglich der Hub­ winde (1) und eine Einrichtung (8) zur Bestimmung der Seilkraft aus dem je­ weiligen Drehmoment und dem zugehörigen Hebelarm.

9. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Druckerfassungs- Einrichtung (11, 12) zur Erfassung einer Druckdifferenz über einen Hydromo­ tor (2) des Hubwindenantriebs, eine Schluckvolumen-Erfassungseinrichtung (13, 14) und eine Einrichtung (8) zur Bestimmung des Drehmoments des Hy­ dromotors aus der erfaßten Druckdifferenz und dem Schluckvolumen vorge­ sehen sind.

10. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Drehstellungs- Erfassungseinrichtung (7) für die Hubwinde (1) vorgesehen ist, die absolut und vorzugsweise digital arbeitend ausgebildet ist.

11. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Speicher (10) zur Speicherung von Hubwinden-Parametern, insbesondere Windendurchmesser, Windungszahl pro Windungslage und Seildurchmesser, vorgesehen ist.

12. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Einrichtung (7, 8, 10) zur Bestimmung des Hebelarms des Seils (4) bezüglich der Hubwinde (1) aus der jeweiligen Drehstellung der Hubwinde (1) und den abgespeicherten Hubwin­ den-Parametern vorgesehen ist.

13. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Echtzeituhr (9) vor­ gesehen ist.

14. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Speicher (10) zur Speicherung aller erfaßter und/oder bestimmter Daten und Größen zusam­ men mit zugehörigen Echtzeitwerten vorgesehen ist.

15. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (8) derart ausgebildet ist, daß der zeitliche Verlauf der Seilkraft bestimmt und ge­ speichert wird und aus diesem maximale und minimale Seilkraftwerte und/oder Lastwechsel bestimmt werden, die einem von mehreren gespei­ cherten Lastkollektiven zugeordnet und zur Bestimmung der Restlebenszeit verwendet werden.

16. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ein­ richtung (7, 8, 10) zur Ermittlung und Überwachung der absoluten abgespul­ ten Seillänge vorgesehen ist.

17. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Einrichtung zur Ermittlung und Überwachung der abgespulten Seillänge den Hubwerksantrieb sperrt und/oder eine Hubwerksbremse (5) betätigt, sobald nur noch eine vorgegebe­ ne Anzahl von Windungen auf der Hubwinde (1) ist.

18. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ein­ richtung (7, 8, 10) zur Bestimmung einer Seilgeschwindigkeit und/oder einer Seilbeschleunigung vorgesehen ist.

19. Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sie in die Hubwinde integriert ist.