-
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Hebezeuge wie Krane, die Seile wie hochfeste Faserseile verwenden. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere eine Vorrichtung zur Überwachung von Betriebsdaten und/oder Bestimmung der Ablegereife eines solchen Seils beim Einsatz an solchen Hebezeugen, mit einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung zumindest einer die Ablegereife beinflussenden Seilnutzungskenngröße sowie einem Datenspeicher zum Speichern der erfassten Seilnutzungskenngröße sowie und/oder einer daraus abgeleiteten Betriebskenngröße, die die Restlebensdauer und/oder Ablegereife des Seils kennzeichnet.
-
In jüngerer Zeit wird an Kranen versucht, anstelle der bewährten und seit vielen Jahren eingesetzten Stahlseile hochfeste Faserseile aus Kunstfasern wie beispielsweise Aramidfasern (HMPA), Aramid-/Kohlefasergemischen, hochmodulare Polyethylen-Fasern (HMPE) oder Poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole)-Fasern (PBO) zu verwenden. Der Vorteil solcher hochfesten Faserseile liegt in ihrem geringen Gewicht. Bei gleichen Seildurchmessern und gleichen oder höheren Zugfestigkeiten sind solche hochfesten Faserseile deutlich leichter als entsprechende Stahlseile. Insbesondere bei hohen Kranen mit entsprechend großen Seillängen kommt hierdurch eine größere Gewichtsersparnis zustande, die in die Eigenlast des Krans eingeht und zu entsprechend höheren Nutzlasten bei ansonsten unveränderter Bauart des Krans führt.
-
Eine nachteilige Eigenschaft derartiger hochfester Faserseile ist jedoch ihr Bruchverhalten bzw. ihr Versagen ohne deutliche, längere Vorankündigung. Während sich bei Stahlseilen der Verschleiß deutlich zeigt und ein Versagen über längere Zeit vorher ankündigt, beispielsweise durch den Bruch einzelner Stahldrähte und ein entsprechendes Aufspleißen, das einfach bemerkt wird, zeigen hochfeste Faserseile kaum Anzeichen an übermäßigem Verschleiß, die mit dem Auge einfach wahrnehmbar wären und sich über längere Zeit vor dem eigentlichen Versagen deutlich zeigen würden. Insofern bedarf es intelligenter Überwachungsmaßnahmen, um die Ablegereife von hochfesten Faserseilen rechtzeitig zu erkennen.
-
Aus der Schrift
US 2015/0197408 A1 ist ein Faserseil bekannt, bei dem zusätzlich zu den die Zugkraft übertragenden Faserbündeln eine Indikatorlitze eingebettet ist, die verhältnismäßig schwächer ausgebildet ist und in jedem Fall vor dem kompletten Seilversagen brechen soll, um ein Vorwarnsignal abzugeben. Die Indikatorlitze wird dabei unter Zuhilfenahme eines RFID-Chips mit einem Testsignal beaufschlagt, dessen Weiterleitung bzw. Antwort bei einem Bruch der Indikatorlitze beeinträchtigt wird, woraus dann auf die Ablegereife geschlossen werden kann. Dieses vorbekannte Seil bietet zwar eine Art Vorwarn- bzw. Frühwarnsystem. Allerdings kann vor Erreichen der Ablegreife, die sich in einem Bruch der Indikatorlitze zeigt, nicht gesagt werden, wie weit das Seil noch von der Ablegereife entfernt ist bzw. wie weit das Seil in seiner Lebens- und Belastungsdauer fortgeschritten ist.
-
Aus der Schrift
DE 10 2012 105 261 A1 ist ebenfalls ein Seil bekannt, in das ein RFID-Chip eingebettet ist. In den besagten RFID-Chip sollen hierbei bei der Herstellung noch während der Verseilung bestimmte Herstellerdaten wie Charge, verwendete Rohstoffe, Verseilgeschwindigkeit oder Verseildatum abgelegt werden, um dann bei einem späteren Bruch des Seils oder allgemein Problemen mit dem Seil Rückschlüsse auf die Herstellbedingungen ziehen zu können. Aufgrund der zuvor genannten, je nach Einsatzort und Verwendung stark unterschiedlichen Einflüsse auf die Lebensdauer eines Seils, die zu einer starken Streuung der tatsächlichen Lebensdauer führen können, lässt sich aus den genannten herstellerseitig abgespeicherten Daten des Seils die tatsächliche Ablegereife jedoch kaum präzise voraussagen, was insbesondere bei Faserseilen zu einem unvorhersehbaren Versagen bzw. umgekehrt bei einer Worst-Case-Festlegung zu einem Verschenken eines größeren Teils der üblichen Lebensdauer führen kann.
-
Die Schrift
US 8,912,889 B2 beschreibt ein elektrisches Stromkabel, bei dem ein am Kabel angebrachter RFID-Chip dazu verwendet wird, die beim Verlegen oder Auf- und Abspulen eingetretene Verdrehung bzw. Torsion des Kabels zu bestimmen.
-
Mit den vorgenannten Seilsystemen ist es insofern letztlich noch nicht zuverlässig und präzise möglich, die Ablegereife eines Seils auch unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen vorherzusagen und einen Schadensfall anhand der Betriebsbedingungen analysieren zu können. Es wurden insofern auch bereits Systeme vorgeschlagen, mittels derer Betriebskenngrößen eines Hebezeugs wie beispielsweise Lasthübe und Biegewechsel überwacht werden können, um hieraus Rückschlüsse auf die Lebensdauer des Systems stellen zu können.
-
Aus der
DE 199 56 265 B4 ist eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs von Hubwinden an Kranen bekannt, die die Seilkraft des Hubseils und den Hebelarm des Hubseils auf die Seilwinde überwacht und hieraus die auf die Seilwinde wirkenden Lastspiele bestimmt, die in einem Lastkollektivzähler abgelegt werden. Dieser Lastkollektivzähler ist in die Hubwinde integriert, um bei Aus- und Wiedereinbau der Hubwinde deren Historie nachvollziehbar zu bewahren. Weiterhin ist aus der
EP 0 749 934 A2 ein Lastkollektivzähler bekannt, der die auftretenden Lastwechsel bestimmt, zu jedem Lastwechsel die die Hubwinde beanspruchende Seilkraft bestimmt, hieraus das Lastkollektiv berechnet und unter Einbeziehung der sog. Wöhlerlinien die Restlebensdauer der Hubwinde berechnet und anzeigt.
-
Derartige Überwachungsmaßnahmen der Hubwinde können jedoch die Restlebensdauer bzw. die Ablegereife eines hochfesten Faserseils nicht wirklich verlässlich angeben, da die hochfesten Faserseile vielerlei Verschleiß beeinflussenden Belastungen und Beeinträchtigungen unterliegen, die unabhängig von der Windenbeanspruchung sind, so z. B. die Umlenk- und Biegebeanspruchungen an Umlenkrollen, externe Stöße und Schläge auf das Seil, Oberflächenverunreinigungen von das Seil berührenden Bauteilen etc. Andererseits sind starre Lebenszeitvorgaben für hochfeste Faserseile hinsichtlich wirtschaftlicher Ausnutzung der tatsächlichen Lebenszeit und Einhaltung der notwendigen Sicherheit kaum miteinander kompatibel, da in Abhängigkeit der Einsatzbedingungen und der äußeren Einwirkungen auf das hochfeste Faserseil dessen Lebensdauer und Verschleiß stark schwanken kann.
-
Aus der
WO 2012/100938 A1 ist es ferner bekannt, mehrere Seilkenngrößen eines hochfesten Faserseils zu überwachen, die bei Annäherung an die Ablegereife charakteristische Veränderungen zeigen. Selbst wenn eine Seilkenngröße keine oder keine signifikante bzw. keine ausreichend starke Änderung zeigen sollte, kann durch Überwachung weiterer Seilkenngrößen die Ablegereife erkannt werden, insbesondere wenn mehrere Kenngrößen Veränderungen zeigen. Dabei umfaßt die Erfassungseinrichtung der Vorrichtung zur Erkennung der Ablegereife mehrere, verschieden ausgebildete Erfassungsmittel zur magnetischen, mechanischen, optischen und elektronischen Erfassung mehrerer verschiedener Seilkenngrößen, die von der Auswerteeinheit einzeln und/oder in Kombination miteinander zur Erkennung der Ablegereife auswertbar sind. Trotz Auswertung mehrerer Seilkenngrößen bleibt jedoch das Problem, daß die Ablegereife nicht immer bei denselben Seilkenngrößenveränderungen tatsächlich gegeben ist bzw. kein starrer Zusammenhang zwischen einzelnen Seilkenngrößenänderungen und der Ablegereife besteht. Je nach Einzelfall kann beispielsweise einer Querdrucksteifigkeitsänderung oder einer Biegewechselspielzahl eine andere Bedeutung für die Ablegereife zukommen.
-
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Überwachung der für die Ablegereife von hochfesten Faserseilen relevanten Betriebseinflüsse anzugeben, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Vorzugsweise soll eine verlässliche, präzise Bestimmung der Ablegereife ermöglicht werden, die die Restlebensdauer des Faserseils wirtschaftlich ausnutzt, und die Verwendung des Seils an verschiedenen Hebezeugen zuläßt, ohne die Sicherheit zu gefährden und hierfür mit einfachen, auch unter schweren Einsatzbedingungen für Baumaschinen verlässlich arbeitenden Einrichtungen auskommt.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Es wird also vorgeschlagen, während der Nutzung des Seils am Hebezeug für die Lebensdauer des Seils und/oder dessen Ablegereife relevante Seilnutzungs-Kenngrößen und/oder Betriebskenndaten zu überwachen und diese Seilnutzungsdaten bzw. daraus abgeleiteten Betriebskenndaten, die die Betriebsdauer und/oder Ablegereife des Seils betreffen, direkt im Seil abzuspeichern. Durch die Speicherung von Betriebsdaten, die die Seilnutzung und/oder deren Auswirkung auf die Restlebensdauer des Seils kennzeichnen, direkt im Seil besitzt den großen Vorteil, dass die Restlebensdauer bzw. Ablegereife des Seils auch dann präzise bestimmt werden kann, wenn das Seil von einem Hebezeug abmontiert und an einem anderen Hebezeug wieder neu montiert wird, da das Seil sozusagen „seine” Nutzungsdaten mitnimmt und dem neuen Hebezeug und dessen Auswerte- bzw. Überwachungseinrichtungen wieder zur Verfügung stellen kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Datenspeicher zum Abspeichern der zumindest einen erfassten Seilnutzungskenngröße und/oder einer daraus abgeleiteten Betriebskenngrößen in das Seil integriert ist, wobei eine mit der Erfassungseinrichtung zur Erfassung der genannten Seilnutzungskenngröße verbundene Lese- und/oder Schreibeinheit zum Beschreiben des Datenspeichers bei am Hebezeug montiertem Seil vorgesehen ist. Die genannte Lese- und/oder Schreibeinheit ist also dazu ausgebildet und vorgesehen, den in das Seil integrierten Datenspeicher zu beschreiben, während das Seil am Hebezeug genutzt wird bzw. sich in seinem bestimmungsgemäß am Hebezeug montierten Zustand befindet. Die Seilnutzungs-Kenngröße bzw. die daraus abgeleiten Betriebskenndaten werden in das Seil bzw. den dort vorgesehenen Datenspeicher gespeichert, während sich das Seil am Hebezeug befindet.
-
Die genannte Lese- und/oder Schreibeinheit kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung an dem Hebezeug montiert sein und insofern mit verschiedenen Seilen kommunizieren. Wird beispielsweise ein ablegereifes Seil demontiert und durch ein neues Seil ersetzt, kann die Lese- und/oder Schreibeinheit auch mit dem neuen Seil kommunizieren.
-
Durch das Speichern der Seilnutzungsdaten direkt im bzw. am Seil und das hierdurch erzielte Mitnehmen der Seilnutzungskenngrößen, wenn ein Seil demontiert und an einem anderen Kran montiert wird, können die im Seil gespeicherten Seilnutzungs-Kenngrößen an neuem Hebezeug wieder ausgelesen und von der Steuerungs- und/oder Auswerteeinheit des neuen Hebezeugs dazu verwendet werden, die Seilnutzung und die sich ggfs. ergebende Ablegereife präzise zu überwachen. Zusätzlich kann ggfs. auch der Betrieb des Hebezeugs gesperrt werden, wenn in einem Seil bereits die Ablegereife gespeichert worden ist und dieses an sich abzulegende Seil versehentlich an einem neuen Hebezeug erneut montiert wird. Hierdurch kann sicher verhindert werden, dass an sich ablegereife Seile versehentlich weitergenutzt werden.
-
Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen hebezeugseitig vorgesehenen Lese- und/oder Schreibeinheit wäre es jedoch auch denkbar, eine Lese- und/oder Schreibeinheit am Seil selbst vorzusehen und mit der Erfassungseinrichtung zum Erfassen der zumindest einen Seilnutzungs-Kenngröße kommunikativ zu verbinden.
-
In Weiterbildung der Erfindung können die Lese- und/oder Schreibeinheit sowie der Datenspeicher dazu ausgebildet sein, miteinander drahtlos zu kommunizieren. Die Daten, die in den Datenspeicher geschrieben werden, können drahtlos von der Lese- und/oder Schreibeinheit an den Datenspeicher gesendet werden. Umgekehrt kann es auch vorgesehen sein, dass die Daten aus dem Datenspeicher drahtlos ausgelesen werden können.
-
Insbesondere kann als Datenspeicher ein RFID-Element in das Seil integriert werden, wobei in diesem Fall die Lese- und/oder Schreibeinheit einen Funksender und/oder -empfänger, insbesondere einen Radiofrequenzsender und -empfänger aufweisen kann.
-
Alternativ oder zusätzlich zu einem solchen RFID-Chip kann der Datenspeicher auch andere Speichermittel, beispielsweise in Form eines fernauslesbarem RAM-Speichers umfassen.
-
Anzumerken ist, dass zum Beschreiben des in das Seil integrierten Datenspeichers und zum Auslesen der Daten hieraus grundsätzlich separate Einheiten vorgesehen sein können, beispielsweise in Form einer reinen Schreibeinheit einerseits und einer reinen Leseeinheit andererseits, wobei es auch ausreichend sein kann, wenn lediglich die Betriebsdaten dokumentiert werden sollen, mit einer Leseeinheit zu arbeiten und lediglich Daten in den Datenspeicher schreiben zu können. Bevorzugt ist jedoch eine Lese- und Schreibeinheit vorgesehen, die sowohl Daten in den Datenspeicher schreiben als auch von dort auslesen kann.
-
Die genannte Lese- und/oder Schreibeinheit kann mit der Erfassungseinrichtung, die die zumindest eine Seilnutzungs-Kenngröße erfasst, direkt verbunden sein, um die relevanten, erfassten Seilnutzungsdaten direkt in den Datenspeicher speichern zu können. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine indirekte Verbindung mit der Nutzungsdatenerfassung vorgesehen sein, insbesondere über eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung, die die erfasste Seilnutzungs-Kenngröße auswertet und eine daraus abgeleitete Betriebskenngröße bestimmt, beispielsweise die verbleibende Restlebensdauer und/oder das prozentuale Erreichen der Ablegereife. Solche abgeleiteten Betriebskenngrößen wie beispielsweise die verbleibenden Seilbetriebsstunden können vorteilhafterweise zusätzlich zu den Seilnutzungs-Kenngrößen, die von der Erfassungseinrichtung direkt erfasst wurden, in den Datenspeicher am Seil gespeichert werden. Zusätzlich können auch Seilidentifizierungsdaten und/oder Herstellungsdaten wie beispielsweise Herstellcharge, Verseilungscharakteristika etcetera in dem Datenspeicher abgelegt werden.
-
Die Lese- und/oder Schreibeinheit kann das Ablegen der Daten in dem genannten Datenspeicher des Seils und/oder das Auslesen der Daten hieraus grundsätzlich in verschiedener Art und Weise bewerkstelligen, beispielsweise jedesmal dann, wenn das Hebezeug, beispielsweise der Kran, in Betrieb gesetzt oder ausgeschaltet wird. Alternativ oder zusätzlich zu einem solchen Beschreiben/Auslesen am Beginn und Ende einer Betriebsphase kann die Lese- und/oder Schreibeinheit auch derart ausgebildet sein, dass die erfassten Seilnutzungs-Kenngrößen und/oder die daraus abgeleiteten Betriebskenngrößen zyklisch in vorbestimmten zeitlichen Abständen in den Datenspeicher des Seils geschrieben werden und/oder hieraus ausgelesen werden.
-
In ähnlicher Weise kann die Lese- und/oder Schreibeinheit aus dem Datenspeicher ausgelesene Daten an eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung des Hebezeugs übertragen, beispielsweise in der vorgenannten Weise jeweils am Anfang oder Ende einer Betriebsphase, insbesondere beim Einschalten des Hebezeugs und beim Ausschalten des Hebezeugs und/oder in der genannten zyklischen Weise in zeitlich vorbestimmten Abständen. Die Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung kann die auf diese Weise übertragenen Seilnutzungs-Kenngrößen und/oder die daraus abgeleiteten Betriebskenngrößen dann beispielsweise per Datenfernübertragung an eine Wartungs- und/oder Überwachungsstation übertragen, mittels derer der Betrieb des Hebezeugs fernüberwacht und/oder ferngewartet werden kann.
-
Um eine verlässliche, einfache Datenübertragung zwischen dem Datenspeicher am Seil und der Lese- und/oder Schreibeinheit am Hebezeug zu ermöglichen, sind in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die genannte Lese- und/oder Schreibeinheit und der Datenspeicher in räumlicher Nähe zueinander angeordnet. Hierzu kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der Datenspeicher an einem Seilendabschnitt in das genannte Seil integriert ist.
-
In Weiterbildung der Erfindung kann der Datenspeicher an einem Seilende vorgesehen sein, das an einer Hubwinde angeschlagen ist, wobei in diesem Fall vorteilhafterweise die Lese- und/oder Schreibeinheit im Bereich der Hubwinde, insbesondere an der Hubwinde selbst angebracht sein kann. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die genannte Lese- und/oder Schreibeinheit an einer Bordscheibe der Trommel angebracht sein, auf die das Seil aufgewickelt wird. Hierbei kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn der Datenspeicher in einen Seilendabschnitt integriert ist, der im Bereich der genannten Bordscheibe endbefestigt ist, beispielsweise mittels Seilklemmen, Seilschlössern oder einem Endbefestigungspoller, um das ein eingespleistes Seilauge gelegt sein kann.
-
Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen Anordnung von Datenspeicher und Lese- und/oder Schreibeinheit an einer Hubwinde kann der Datenspeicher auch an einem fest angeschlagenen Endabschnitt des Seils vorgesehen sein, wobei in diesem Fall vorteilhafterweise die Lese- und/oder Schreibeinheit an einem Strukturteil des Hebezeugs montiert sein kann, an dem das feste Seilende angeschlagen bzw. befestigt ist.
-
Die von der Erfassungseinrichtung erfasste, zumindest eine Seilnutzungskenngröße kann grundsätzlich verschiedener Natur sein.
-
Als Seilnutzungs- und/oder Betriebskenngröße, die für die Bestimmung der Ablegereife Relevanz haben, können bspw. Umwelteinflüsse und/oder Wetterdaten erfasst werden, denen das Seil ausgesetzt ist, wenn sich das Seil am Kran befindet, wobei hier Kranbetriebszeiten und/oder Stillstandszeiten berücksichtigt werden können. Vorteilhafterweise besitzt die Erfassungseinrichtung zumindest ein Erfassungsmittel zum Erfassen von Umwelteinflüssen auf das Seil, die von Auswerteeinrichtung zur Erkennung der Ablegereife auswertbar sind und von der Lese- und/oder Schreibeinheit in den Datenspeicher des Seils gespeichert werden.
-
Dabei können verschiedene Umwelteinflüsse relevant sein und insofern erfasst werden. Beispielsweise können sich am Seil und/oder der Seiltrommel absetzende Partikel wie Staub, Sand oder Ruß zu einer erhöhten Scheuerbelastung an der Seiloberfläche führen und hierdurch die Ablegereife beschleunigen. In Weiterbildung der Erfindung können die vorgenannten Erfassungsmittel einen Partikelerfasser zum Erfassen der in der Umgebungsluft vorhandenen Schmutzpartikel aufweisen. In Abhängigkeit der über die Zeit erfassten Schmutzpartikelmenge und/oder Schmutzpartikelbeschaffenheit kann die Auswerteeinrichtung dann die Ablegereife des Seils bestimmen.
-
Alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Umwelteinflüssen kann gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung die vorgenannte Erfassungseinrichtung auch eine Wetterstation zum Erfassen von Wetterdaten aufweisen, denen der Kran bzw. das daran vorgesehene Seil ausgesetzt ist und in Abhängigkeit derer die Auswerteeinrichtung die Ablegereife bestimmt. Die genannte Wetterstation kann dabei verschiedene klimatische Situationen, die die Lebensdauer des Seils beeinflussen können, erfassen, bspw. die Temperatur und/oder die UV-Strahlung und/oder die Niederschlagsmenge und/oder das Niederschlagsprofil und/oder die Luftfeuchtigkeit und/oder Wasser und/oder Salzwasser und/oder Schnee und/oder Eis, die/der/das von der Lese- und/oder Schreibeinheit in den Datenspeicher am Seil abgelegt werden kann/können.
-
Die Auswerteeinrichtung kann dabei derart ausgebildet sein, dass sie eine oder mehrere der vorgenannten Seilnutzungskenngrößen verarbeitet und bei der Bestimmung der Ablegereife berücksichtigt. Beispielsweise kann die Ablegereife früher festgestellt werden, wenn das Seil häufig sehr niedrigen und/oder sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist und/oder bei sehr niedrigen und/oder sehr hohen Temperaturen benutzt wird, das heißt Lasten ausgesetzt und Biegewechseln unterworfen wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Ablegereife bspw. früher festgestellt werden, wenn der Kran in sehr strahlungsreichen Umgebungen eingesetzt wird, das heißt das Seil hohen UV-Strahlungen ausgesetzt wird, die hochfeste Faserseile früher spröde werden lassen können. Alternativ oder zusätzlich können hohe Niederschlagsraten und/oder hohe Feuchtigkeit und/oder größere Schnee- und Eismengen zu einer Verkürzung der Lebensdauer herangezogen werden bzw. zu einer früheren Abgabe des Ablegereifesignals herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch berücksichtigt werden, dass Salzwasser am Seil, bspw. in maritimen Einsatzorten oder auch die Beaufschlagung des Seils mit Wasser, bspw. bei Einsetzen an Hochseeplattformen oder an Flüssen die Lebenszeit verkürzen können.
-
Vorzugsweise umfaßt die Erfassungseinrichtung zusätzlich oder alternativ zu den vorgenannten Wetter- oder Umwelteinfluss-Bestimmungsmitteln mehrere, verschieden ausgebildete Erfassungsmittel zur magnetischen, mechanischen, optischen und/oder elektronischen Erfassung mehrerer verschiedener Seilkenngrößen, die von der Auswerteeinheit einzeln und/oder in Kombination miteinander zur Erkennung der Ablegereife auswertbar sind. Der Heranziehung verschiedener Seilkenngrößen, wie beispielsweise die vorgenannten Umwelt- und Wetterdaten oder mechanische Seilkenngrößen wie die Querdrucksteifigkeit und Querschnittsveränderung oder alternativ oder zusätzlich hierzu eine Seillängung und magnetische Seileigenschaften oder anderer mechanischer, optischer und/oder elektronischer Seilkenngrößen, für die Bestimmung der Ablegereife liegt die Überlegung zugrunde, dass je nach Belastung und Einwirkungen auf das Faserseil es von Fall zu Fall eine andere Kenngröße sein kann, die den Seilverschleiß anzeigt bzw. die Ablegereife ankündigt, bzw. sich die Ablegereife ggf. auch nicht durch eine tatsächlich größere Veränderung einer nur einzigen Kenngröße, sondern durch kleinere Veränderungen mehrerer Kenngrößen zeigt.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist die genannte Auswerteeinheit derart ausgebildet, dass ein Ablegesignal dann bereitgestellt wird, wenn zumindest eine der erfassten Seilkenngrößen bzw. deren Veränderung einen zugehörigen Grenzwert überschreitet/unterschreitet, sowie dann, wenn eine aus allen erfassten bzw. einer Untergruppe der erfassten Seilkenngrößen abgeleitete, mittelbare Seilkenngröße bzw. deren Veränderung einen zugehörigen Grenzwert überschreitet/unterschreitet.
-
Zusätzlich zu den genannten Seilnutzungskenngrößen betreffend die Umwelteinflüsse, denen das Seil ausgesetzt ist, und/oder die bei der Nutzung vorliegenden Wetterdaten kann das System insbesondere auch das auf das Seil einwirkende Lastkollektiv und/oder die dabei anfallenden Biegewechsel berücksichtigen und in das Seil speichern. Für die Bestimmung der Ablegereife des Faserseils können dabei als das auf das Seil wirkende Lastkollektiv insbesondere die auf das Seil wirkenden Zugbeanspruchungen und/oder die auf das Seil einwirkenden Biegewechsel herangezogen werden. Hierzu kann ein Lastkollektivzähler vorgesehen sein, der als auf das Faserseil einwirkende Lastkollektiv zumindest die Seilzugbelastung und die Biegewechselanzahl erfasst. Die Ermittlung und Auswertung der genannten Messdaten ist über entsprechende Bestimmungsmittel bzw. Erfassungsmittel oder Sensoren möglich, deren Messdaten in der Auswerteeinrichtung verarbeitet und ausgewertet werden. Insbesondere kann ein Lastsensor die laufende Belastung des Seils über die Betriebszeit des Seils erfassen. Zur Bestimmung der Biegewechsel kann ein Drehwegsensor auf der Trommel der Seilwinde die Seillänge bestimmen, die beansprucht wird. In der Auswerteeinrichtung können die Lastdaten und die Seilweg- bzw. Biegewechseldaten miteinander verknüpft werden, um ein Lastkollektiv zu bestimmen, das mit einem vorbestimmten, zulässigen maximalen Lastkollektiv verglichen werden kann. Wird die Anzahl des maximal zulässigen Lastkollektivs erreicht, kann die Auswerteeinheit ein entsprechendes Ablegesignal ausgeben.
-
In Weiterbildung der Erfindung können zusätzlich zu Umwelt- und Wetterkenngrößen verschiedene andere Seilkenngrößen herangezogen werden, bspw. eine Veränderung der Querdrucksteifigkeit bzw. des Seilquerschnitts. Insbesondere kann die Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Seilveränderungen Querdrucksteifigkeits- und/oder Querschnitts-Bestimmungsmittel zur Bestimmung der Querdrucksteifigkeit bzw. des Seilquerschnitts aufweisen, wobei die Auswerteeinheit die Querdrucksteifigkeit bzw. den bestimmten Seilquerschnitt auf Veränderungen hin überwacht und ggf. ein Ablegesignal bereitstellt.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
-
1: eine schematische Darstellung der Seilwinde eines Hebezeugs, insbesondere in Form der Hubwinde eines Krans wie bspw. eines Turmdrehkrans, wobei nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung das um die Seiltrommel gewickelte Seil ein an der Bordscheibe der Seiltrommel befestigtes Seilende besitzt, in das ein beschreibbarer Datenspeicher integriert ist, wobei an der Trommelscheibe eine Lese- und/oder Schreibeinheit vorgesehen ist, die mit dem genannten Datenspeicher kommunizieren kann,
-
2: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, bei der der Datenspeicher in ein festes Seilende integriert und die Lese- und/oder Schreibeinheit an dem Strukturteil des Hebezeugs, insbesondere einem Kranauslegerelement, montiert ist, an dem das feste Seilende befestigt ist, und
-
3: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hebezeugs in Form einer Turmdrehkrans nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, dessen Hubseil und/oder dessen Abspannseile für den wippbaren Ausleger als Faserseile ausgebildet sein können,
-
3 zeigt beispielhaft für ein Hebezeug nach einer Ausführung der Erfindung einen Kran in Form eines oben drehenden Turmdrehkrans 20, dessen Turm 21 auf einem Wagen oder einer feststehenden Basis gelagert ist. An dem Turm 21 ist in an sich bekannter Weise ein Ausleger 23 um eine liegende Achse wippbar angelenkt und über eine Abspannverseilung 24 abgespannt. Die genannte Abspannverseilung 24 ist über eine Abspannseilwinde 25 in ihrer Länge veränderbar, so dass der Ausleger 23 in seinem Anstellwinkel verändert werden kann. Hierzu läuft ein Abspannseil 26 auf die genannte Abspannseilwinde 25 auf. Über Umlenkrollen 27 beispielsweise an der gezeigten Abspannstrebe 50 oder einer Turmspitze wird das Abspannseil 26, bzw. die Abspannverseilung 24 an einen Anlenkpunkt am Ausleger 23 in der Nähe der Spitze des Auslegers 23 geführt.
-
Alternativ kann der Turmdrehkran 20 natürlich auch mit einem Laufkatzenausleger versehen sein. An dem Ausleger 23 kann dabei eine Laufkatze verfahrbar gelagert sein, die beispielsweise mittels eines Laufkatzenseils verfahren werden kann, das über Umlenkrollen an der Auslegerspitze geführt sein kann.
-
Ferner umfasst der Turmdrehkran ein Hubseil 28, das in der gezeichneten Ausführung nach 3 über Umlenkrollen an der Auslegerspitze von der Spitze des Auslegers herabgelassen werden kann und dort mit einem Kranhaken 29 verbunden ist, oder über die besagte verfahrbare Laufkatze und dort vorgesehene Umlenkrollen ablaufen und mit dem Kranhaken 29 verbunden sein kann. Das genannte Hubseil 28 läuft in beiden Fällen auf eine Hubwinde 30 auf, die wie die Abspannseilwinde 25 der Ausführung nach 3 im Bereich des Ballastrahmens oder einem anderen Trägerteil am Gegenausleger 53 angeordnet ist.
-
Das genannte Hubseil 28 und/oder das Abspannseil 26 können hierbei als Faserseil ausgebildet sein, das aus Kunstfasern wie beispielsweise Aramidfasern oder einem Aramid-/Kohlefasergemisch bestehen kann, oder auch als Stahllitzenteil oder als Mischform herausgebildet sein.
-
Im Nachfolgenden wird nur noch von einem Seil 1 gesprochen, wobei hiermit jedes der vorgenannten Abspann- oder Hubseile gemeint sein kann.
-
Um für die Ablegereife relevante Kenngrößen des genannten Faserseils überwachen bzw. erfassen zu können, ist eine Erfassungseinrichtung 2 vorgesehen, die am Kran angeordnet sein kann und zusammen mit einer Auswerteeinrichtung 3, die die erfassten Kenngrößen auswertet, mit der elektronischen Kransteuereinheit 31 verbunden oder in diese integriert sein kann.
-
Die Erfassungseinrichtung
2 umfasst dabei, wie
3 andeutet, diverse Erfassungsmittel, um einerseits das Seil
1 selbst zu überwachen und der Auswerteeinheit
3 Seildaten und Seilmerkmale zur Verfügung zu stellen. Die Erfassungsmittel können insbesondere mechanische Kenngrößen des Seils
1 bereitstellen, bspw. Machart und Material des Seils, Mindestseilzug bei leerem Lasthaken, maximal zulässigen Seilzug und Mindestbruchkraft des Seiles. Weiterhin können die genannten Erfassungsmittel die Quersteifigkeit des Seiles und/oder die Biegesteifigkeit des Seiles und/oder die Drehsteifigkeit des Seiles bereitstellen, wobei hier einerseits die Werte der genannten Größe im Neuzustand des Seiles als abgespeicherte Werte bereitgestellt werden können und eine laufende Überwachung stattfinden kann. Die genannten Seilkenndaten wie Quersteifigkeit, Biegesteifigkeit und Drehsteifigkeit können durch Mess- und/oder Erfassungsmittel überwacht und bestimmt werden, wie dies bspw. in der Schrift
WO 2012/100 938 erläutert ist.
-
Die Erfassungsmittel können bspw. auch optische Schadensmerkmale bereitstellen, die bspw. durch eine Kamera erfassbar sind, und/oder betriebsbedingte Merkmale, die durch Datenerfassung am Kran bestimmbar sind, bereitstellen. Insbesondere können die genannten Erfassungsmittel mechanische Beschädigungen bspw. in Form von Schleifspuren am Seilmantel in Signalform bereitstellen, oder auch ähnliche Beschädigungen, bspw. wenn der Seilmantel aufgerissen ist und/oder sich vom Seil löst. Alternativ oder zusätzlich können Schnittstellen und/oder Quetschungen des Seils oder ähnliche schadhafte Stellen des Seilmantels und/oder der Seillitzen durch äußeren Einfluss angezeigt und bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Buckelbildung erfasst und signaltechnisch bereitgestellt werden, bspw. durch eine starke Verschiebung der Seillitzen. Alternativ oder zusätzlich können auch eine starke Verdrehung des Seilmantels und/oder Verdrehungen pro Längeneinheit bestimmt und bereitgestellt werden.
-
Je nach Grad der Schadhaftigkeit hinsichtlich der genannten Merkmale kann die Auswerteeinheit 3 ein Ablegereifesignal und/oder ein Restlebensdauersignal bereitstellen.
-
Die Erfassungsmittel können weiterhin betriebsbedingte Merkmale durch entsprechende Messeinrichtungen am Kran bestimmen und der Auswerteeinrichtung bereitstellen, so bspw. Veränderungen des Seildurchmessers und/oder eine Seildehnung. Ferner kann ein Seilwirkungsgrad bestimmt werden, das heißt Veränderungen durch die Alterung und die Betriebsdauer. Alternativ oder zusätzlich kann die Seiltemperatur erfasst werden, die bedingt durch den Kranbetrieb und die Umgebungstemperatur während des Kranbetriebs auftritt. Wird bspw. eine maximal zulässige Seiltemperatur überschritten, kann zur Einhaltung der Seilsicherheit eine Umschaltung auf angepassten Teillastbetrieb erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Alterung des Seils insbesondere in Form einer erreichten Aufliegezeit bestimmt werden, wobei eine maximal zulässige Aufliegezeit in Abhängigkeit verschiedener Einflussfaktoren bewertet werden kann.
-
Ferner können der Auswerteeinrichtung 3 diverse Krandaten zugeführt werden, so bspw. Konstruktionsdaten und Kraneinstellungen wie bspw. Durchmesser von Seiltrommeln und Seilrollen, Seillängen und Seildurchmesser, die Anzahl der Einscherungen, Trommelabmessungen in Form von Trommeldurchmesser und Mantellänge, die Anzahl der maximalen Seillagen auf der Trommel und die Anzahl der Windungen, und/oder maximal für das jeweilige Seil vorgesehene Seilgeschwindigkeiten.
-
Ferner können als Krandaten auch Betriebsdaten bereitgestellt werden, die mittels entsprechender Erfassungsmittel während des Kranbetriebs erfasst werden können, so bspw. der im Betrieb auftretende Lastbereich und die Zeit der Belastung, eine Lastmessung bezogen auf einen Seilstrang, die bspw. durch eine Lastsensor erfolgen kann, und/oder die Hubhöhe bzw. die Seilweglänge je nach Lastzyklus, wobei hier bspw. eine Messung durch einen Umdrehungssensor an der Seiltrommel erfolgen kann. Alternativ oder zusätzlich kann die tatsächlich gefahrene Seilgeschwindigkeit gemessen, bspw. durch einen entsprechenden Drehgeschwindigkeitssensor an der Seiltrommel.
-
Insbesondere kann die genannte Erfassungseinrichtung 2 auch Erfassungsmittel zur Erfassung des auf das jeweilige Faserseil 1 einwirkenden Lastkollektivs aufweisen, wobei hier vorteilhafterweise zumindest die auf das Seil einwirkende Zuglast und die Anzahl der Biegewechsel, vorteilhafterweise aber auch andere die Dauerfestigkeit beeinflussenden Parameter wie mehrlagige Spulung, Umwelteinflüsse, Temperatur, Querbelastungen und anderes erfasst werden kann.
-
Zur Ermittlung der genannten Parameter umfassen die genannten Erfassungsmittel entsprechende Sensoren, deren Signale der genannten Auswerteeinheit 3 zugeführt werden Insbesondere kann ein Lastmesssensor die laufende Belastung über die Betriebszeit des Seils erfassen. Vorteilhafterweise kann ferner ein Drehwegsensor auf der jeweiligen Windentrommel die Seillänge messen, die beansprucht wird. In der Summe kann hieraus ein Lastkollektiv beispielsweise in Form einer Wöhlerkurve bestimmt werden, das mit einem vorgegebenen maximalen Lastkollektiv für das Faserseil 1 verglichen werden kann. Wird die Anzahl des maximal zulässigen Lastkollektivs, also eine bestimmte Anzahl von Biegewechseln unter Einfluss einer bestimmten Last und/oder bestimmte Lastspitzen, erreicht, kann eine Warnung und/oder eine Vorgabe, in welcher Zeit der Seilwechsel erfolgen muss, vorgenommen werden.
-
Ferner besitzt die Erfassungseinrichtung 2 Erfassungsmittel zum Erfassen von Umwelteinflüssen, die auf die am jeweiligen Kran vorgesehenen Seile 1 einwirken. Die genannten Erfassungsmittel können vorteilhafterweise ebenfalls am jeweiligen Kran vorgesehen sein.
-
Alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Umwelteinfluss-Erfassungsmitteln kann die Erfassungseinrichtung 2 ferner auch Wetterdaten-Erfassungsmittel umfassen, mittels derer mögliche klimatische Situationen, die die Lebensdauer des Seils beeinflussen können, erfasst werden können. Die genannten Erfassungsmittel können bspw. in Form einer Wetterstation am jeweiligen Kran oder in unmittelbarer Nähe hierzu angeordnet sein und entsprechende Wetterdaten an die Auswerteeinrichtung 3 bereitstellen.
-
Die von der Erfassungseinrichtung 2 erfassten Seilnutzungs-Kenngrößen und/oder die daraus von der Auswerteeinrichtung 3 abgeleiteten Betriebskenngrößen wie Restlebensdauer oder Ablegereife werden vorteilhafterweise mittels einer Lese- und/oder Schreibeinheit 4 in einen Datenspeicher 5 geschrieben, der in das Seil 1 integriert ist, insbesondere in einen Seilendabschnitt des Seils 1. Der genannte Datenspeicher 5 kann hierbei in der eingangs erläuterten Weise verschiedene Ausbildungen haben, insbesondere in Form eines RFID-Chips ausgebildet sein.
-
Der genannte Datenspeicher 5 kann hierbei insbesondere im Inneren des Seils 1 angeordnet bzw. in das Seil eingebettet sein, um den Datenspeicher vor Beschädigungen durch äußere Einflüsse zu schützen. Soweit der Datenspeicher 5 am Seilende vorgesehen sein kann, ist es jedoch auch möglich, den Datenspeicher 5 außenseitig bzw. am Äußeren des Seils 1 anzubringen, da das Seilende üblicherweise nicht durch Seilführungsmittel oder über Umlenkrollen läuft.
-
Ist der Datenspeicher 5 in der genannten Weise ein RFID-Chip, kann die Lese- und/oder Schreibeinheit 4 einen Funkempfänger und -sender aufweisen, der mit dem genannten RFID-Chip kommunizieren kann.
-
Wie 1 zeigt, kann der genannte Datenspeicher 5 vorteilhafterweise in das Seilende des Seils 1 integriert sein, das an der Seiltrommel 6 einer Seilwinde 7 befestigt ist. Wie 1 zeigt, kann es hierbei vorteilhaft sein, wenn das genannte Seilende an der Bordscheibe 8 der Seiltrommel 6 beispielsweise auf deren Außenseite befestigt ist und der Datenspeicher 5 in einen Seilabschnitt integriert ist, der an der genannten Bordscheibe 8 befestigt ist.
-
Bei einer an der Außenseite der Bordscheibe 8 liegenden Anordnung des Datenspeichers 5 lässt sich in einfacher Weise eine Kommunikationsverbindung mit der Lese- und/oder Schreibeinheit 4 aufbauen, insbesondere wenn diese ebenfalls im Bereich der Seilwinde 7 angeordnet ist, insbesondere in unmittelbarer Nachbarschaft zu der genannten Bordscheibe 8, beispielsweise unmittelbar gegenüberliegend zu dieser Bordscheibe 8 und/oder an einer Antriebseinheit zum Antreiben der Trommel. Die Lese- und/oder Schreibeinheit 4 kann dabei auch selbst an der Bordscheibe 8 angebracht bzw. montiert sein.
-
Alternativ oder zusätzlich zu der in 1 gezeigten Anordnung des Datenspeichers 5 an einem windenseitig befestigten Seilende mit der Seilwinde zugeordneter Anordnung der Lese- und/oder Schreibeinheit 4 kann, wie 2 zeigt, der Datenspeicher 5 auch an einem festen Seilende des Seils 1 angeordnet sein. Wie 2 zeigt, kann ein Seilende des Seils 1 an einem Strukturteil des Hebezeugs, insbesondere des Krans, wie beispielsweise einem Kranausleger, fest angeschlagen sein, wobei der Datenspeicher in den Seilendabschnitt integriert sein kann, der in der in 2 gezeigten Weise fest am Strukturteil angeschlagen ist.
-
Die Lese- und/oder Schreibeinheit 4 kann vorteilhafterweise an dem genannten Strukturteil des Hebezeugs montiert sein, insbesondere in Nachbarschaft zu dem fest angeschlagenen Seilende, insbesondere an dem Auslegerteil des Krans, wie in 2 gezeigt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2015/0197408 A1 [0004]
- DE 102012105261 A1 [0005]
- US 8912889 B2 [0006]
- DE 19956265 B4 [0008]
- EP 0749934 A2 [0008]
- WO 2012/100938 A1 [0010]
- WO 2012/100938 [0046]
