EP2925660A1 - Kabelbruchdiagnose bei einem kran - Google Patents

Kabelbruchdiagnose bei einem kran

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Publication number
EP2925660A1
EP2925660A1 EP13780127.0A EP13780127A EP2925660A1 EP 2925660 A1 EP2925660 A1 EP 2925660A1 EP 13780127 A EP13780127 A EP 13780127A EP 2925660 A1 EP2925660 A1 EP 2925660A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
crane
detected
boom
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13780127.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Leo Petrak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hirschmann Automation and Control GmbH
Original Assignee
Hirschmann Automation and Control GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hirschmann Automation and Control GmbH filed Critical Hirschmann Automation and Control GmbH
Publication of EP2925660A1 publication Critical patent/EP2925660A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/16—Applications of indicating, registering, or weighing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/88—Safety gear
    • B66C23/90—Devices for indicating or limiting lifting moment
    • B66C23/905—Devices for indicating or limiting lifting moment electrical
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0025—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of elongated objects, e.g. pipes, masts, towers or railways

Definitions

  • the invention relates to a crane and a method for operating a crane, comprising a base part with a pivotable and telescopic boom with at least one further boom element, wherein a hosted and telescopic boom with at least one further boom element, wherein a hosted and telescopic boom is provided which has at least one cable, with which the length of the telescopic boom is detected, and a method of operating such a crane, according to the respective features of the preambles of the independent claims.
  • Cranes with pivoting, rotatable and telescopic arms which have several boom elements, as well as comparable work vehicles with variable in length work elements (so that the invention is not only on cranes with telescopic arms, but generally referred to such work vehicles) are known.
  • a base member is present, with which the crane can be brought over roads and the like to its work site.
  • a rotary part is often arranged, wherein either a cantilever is arranged on the base part or on the rotary part.
  • the boom consists of a part which is directly pivotally mounted on the base part or on the rotary part and has further boom elements.
  • LWG length-angle encoders
  • the angle of attack of the jib with respect to the base part (or the bottom) is detected and at the same time the length of the telescoped jib is detected.
  • a rope which is usually attached to the top of the last boom element, extended with and the extended length of the rope detected by the length encoder in a conventional manner. Due to the detected length and the angle of attack of the boom, these parameters can be included in a corresponding control device of the crane and taken into account during operation such that when exceeding impermissible lengths or angles of the operation of the crane is suppressed or at least a warning.
  • the length angle encoder with its elements represents a safety-relevant component, it is necessary to take measures that in the detection and transmission of the output signals of the Solnwinkelgebers, which represent the length and the angle of attack of the boom, no errors occur or that the provision of the signals is always guaranteed for the downstream control device.
  • the invention is therefore based on the object, a crane and a method for operating a crane (or generally a work machine with variable-length work elements) to provide, with the above-described disadvantages are avoided.
  • a crane or generally a work machine with variable-length work elements
  • the invention is achieved according to the invention in that a force sensor assigned to the cable is provided with which the force acting on the cable in its axial orientation is detected. This ensures that whenever the force sensor detects a predetermined force acting on the cable, the cable is still performing its function and, for example! Not torn. Should it be damaged, cracked or the like, a deviating from the predetermined range of values for a permissible force force is determined, which is discharged from the force sensor to a downstream control device.
  • This control device evaluates the force and, for example, can signal to a crane operator that safe operation of the crane is no longer possible. This can then react either manually or automatically by the control device accordingly.
  • the cable is a steel cable and / or an electrical cable.
  • the invention offers the simple possibility of retrofitting already existing length encoders with steel cables with the force sensor. For this purpose, it is only necessary to arrange the force sensor in the course of the steel cable and to ensure that its output signal is transmitted to a control device of the crane.
  • the cable is an electrical cable. By such a cable, it is possible in an advantageous manner, on the one hand to detect the boom length and at the same time to transmit signals via the electrical conductors of the electric cable.
  • the force sensor is arranged with its one end at the tip of the arm and with its other end at the end of the electric cable. Since the force sensor is thus located at the farthest point from the base part or rotary part and the control device is usually arranged in the base part or the rotary part of the crane, the signals of the force sensor can be transmitted to the control devices via the electric cable.
  • the force sensor transmits a signal acting on the cable representing signal to a control device of the crane.
  • These agents can, as already mentioned, for Example, the electric cable, which thus fulfills two functions.
  • the length of the telescopic arm is detected with it by unwinding on the length angle sensor, and at the same time the forces acting on the cable, more precisely the signals of the force sensor, are transmitted to the control device arranged further away.
  • the means may be configured as wireless transmission means, so that the output signals of the force sensor are transmitted wirelessly (for example via radio) to the control device.
  • the force acting on the cable in its axial orientation is detected with a force sensor assigned to the cable.
  • the detected force can be divided into different areas.
  • One area is such forces that act on the cable that are allowed and on the other hand are areas (especially areas below and / or above the allowable range) that are generally a problem with the cable, for example, slipping Jamming, breakage or the like.
  • the detection of the force on the cable by means of the force sensor is continuous (constantly, with an interval detection is conceivable), wherein furthermore the transmission of the output signal of the force sensor is continuous or discontinuous to the control device, and then if a transmitted Signal is missing, is recognized by the control device, a safety-critical state.
  • the force sensor is functioning properly and provides a force signal on the cable.
  • the discontinuous transmission and monitoring of the signal has the advantage that it saves energy because it is not always necessary for the signal to be transmitted and the control device does not have to constantly receive the discontinuously transmitted signals.
  • the force sensor can be designed and adapted to transmit a signal representing the force in the context of a pulse train via the cable and / or wirelessly to the control device. If this pulse train or parts of the pulse train fail, this is a signal for the control device that the transmission has not occurred properly. If a pulse sequence only lasts for a short time, it can be concluded that the transmission was only interrupted for a short time, so that no safety-critical state has yet been reached.
  • a predeterminable time threshold within which a pulse train should have been detected is absent, this is a sign of an improper transmission, so that then can be concluded on a safety-critical state.
  • the transmitted signal is evaluated by the control device and, upon leaving an uncritical region, a safety-critical state is detected by the control device.
  • a safety-critical state is detected by the control device.
  • the force acting on the cable and detected by the force sensor is within a certain predeterminable range.
  • this area is then left when the cable is broken, worn, slipped or the like, as a result of which it is advantageously provided that the transmitted signal, which represents the force acting on the cable, is evaluated by the control device.
  • the transmission of the signal takes place redundantly.
  • the redundant transmission of the signal takes place either only via the cable designed as a data cable, or only wirelessly (via two mutually independent radio links) or via the cable designed as a data cable and wirelessly.
  • For the redundant transmission of the signal via at least one radio channel are corresponding transceiver units, which are connected to the control device available, so that these transceiver units wirelessly with the control device exchange the signals.
  • 1 denotes a crane having, for example, a base part 2 (with drive for a driving operation), on which a rotary member 3 is arranged.
  • a pivotable arm 4 base arm
  • Auslegereiemente 5, 6 also only an additional boom element or more than two boom elements
  • a rope 8 (crane rope) passes over the tip of the boom element 6 to a hook 9 arranged at the end.
  • the basic part 2 is represented by a length-angle doubler 10, the structure of which is also known per se.
  • Thisjurinwinkeigeber 10 is on the one hand suitable and adapted to detect the angle of the boom 4 with respect to the Drehteii 3 and the base part 2 (not shown here). With 11, an output signal of the Conswinkelgebers 10 is designated, which is transmitted to a control device, not shown here.
  • a cable 12 is present between the Conswinkeigeber 10 and here the tip of the boom member 6.
  • This cable 12 is rolled up at fully retracted AusSegereiementen 5, 6 in the Conswinkeigeber 10 and can be rolled out during extension of the boom elements 5, 6 of a cable drum in theChinanwinkeigeber 10.
  • This process is detected in a conventional manner by the Consnwinkeigeber 10 so that the output signal 11 not only transmits the angle of attack of the boom 4 to the control device, but also the respectively set length of the boom 4 with its boom elements 5, 6th
  • the cable 12 is associated with a force sensor 13, wherein this force sensor 13 is in the embodiment of Figure 1 in the course of the cable 12 and in the end region of the boom element 6 (ie in the direction of the jib tip) is arranged.
  • this force sensor 13 is only one embodiment of a force sensor 13 and its arrangement, wherein other locations in the course of the cable 12 are conceivable.
  • the force sensor 13 according to FIG. 1 directly detects the force acting on the cable 12 in its axial direction, such force sensors also come into consideration, which detect the force acting on the cable 12 indirectly (for example, inductively).
  • two identical or different force sensors may be present under safety-relevant aspects.
  • the cable 12 is either designed in a conventional manner as a steel cable, so it is necessary in this case, the at the Jib tip recorded on the cable 12 acting force via suitable means (see Figure 2) to transmit. If the cable 12 is designed as a data cable, the force sensor 13 can be connected to the data cable in a simple manner and its signals are transmitted in the direction of the rotary member 3, so that in this case the output signal 11 also contains the force acting on the cable 12.
  • FIG. 2 shows in a schematic representation how the individual detected signals of the elements of the crane 1 can be transmitted to the control device, here denoted by 14.
  • the control device 14 of the length angle encoder 10 is connected with its Marisignai 11.
  • a base transmission device 15, a boom transmission device 16, and a hook transmission device 17 are provided.
  • Base communication device 15 is also connected to the control device 14 and adapted and configured to receive at least signals, alternatively or additionally to deliver radio signals. The same applies to the two devices 16, 17, wherein the boom transmission device
  • the forces acting on the cable 12 can be transmitted in a simple or redundant manner to the base transmission device 15 wirelessly, so that this device 15 transmits the signals of the force sensor 12 to the control device 14.
  • the parameters of the hook 9, in particular the load attached thereto are recorded and also transmitted in a particularly advantageous manner by means of the hook transmission device 17, either the device 16 or directly to the base transmission device 15, in order to also transmit it To provide control device 14.

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Abstract

Kran (1), aufweisend ein Basisteil (2) mit einem verschwenkbaren und teleskopierbaren Ausleger (4) mit zumindest einem weiteren Auslegerelement (5, 6), wobei ein Längenwinkelgeber (10) vorgesehen ist, der zumindest ein Kabel (12) aufweist, mit dem die jeweilige Länge des teleskopierbaren Auslegers (4) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Kabel (12) zugeordneter Kraftsensor (13) vorgesehen ist, mit dem die auf das Kabel (12) in seine axiale Ausrichtung wirkende Kraft erfasst wird.

Description

B E S C H R E I B U N G
Kabelbruchdiagnose bei einem Kran
Die Erfindung betrifft einen Kran und ein Verfahren zum Betreiben eines Kranes, aufweisend ein Basisteil mit einem verschwenkbaren und teleskopierbaren Ausleger mit zumindest einem weiteren Auslegerelement, wobei ein Längenwinkelgeber vorgesehen ist, der zumindest ein Kabel aufweist, mit dem die Länge des teleskopierbaren Auslegers erfasst wird, und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kranes, gemäß den jeweiligen Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Patentansprüche.
Krane mit verschwenkbaren, verdrehbaren und teleskopierbaren Auslegern, die mehrere Auslegerelemente aufweisen, sowie vergleichbare Arbeitsfahrzeuge mit in ihrer Länge veränderbaren Arbeitselementen (sodass die Erfindung nicht nur auf Krane mit teleskopierbaren Auslegern, sondern allgemeint auf solche Arbeitsfahrzeuge bezogen ist) sind bekannt. Bei einem Mobilkran ist beispielsweise ein Basisteil vorhanden, mit dem der Kran über Straßen und dergleichen zu seinem Arbeitseinsatzort gebracht werden kann. Auf diesem Basisteil ist oftmals ein Drehteil angeordnet wobei entweder auf dem Basisteil oder auf dem Drehteil ein Ausleger angeordnet ist. Damit der Kran flexibel arbeiten kann, besteht der Ausleger aus einem Teil, welches direkt verschwenkbar an dem Basisteil oder an dem Drehteil befestigt ist und weitere Auslegerelemente aufweist. Diese Auslegerelemente können axial in ihrer Lage zueinander verändert werden, sodass dadurch die Länge des Auslegers verändert (teleskopiert) werden kann. Für den Betrieb, insbesondere aber auch für die Sicherheit des Betriebes des Kranes, ist es unerlässlich, die jeweils eingestellte Länge des Auslegers zu kennen, da in Abhängigkeit der Auslegeriänge die Last, die noch sicher angehängt werden kann, ermittelt werden muss. So ist vereinfacht ausgedrückt die Last bei voll ausgefahrenem Ausleger und flachem Anstellwinkel zur Basis deutlich geringer, als wenn der Ausleger eingefahren und zum Beispiel nahezu senkrecht in Bezug auf das Basisteil verschwenkt wurde. Um den insbesondere sicherheitsrelevanten Betrieb eines solchen Kranes sicherzustellen, sind schon sogenannte Längenwinkelgeber (LWG) bekannt geworden. Mit diesen Längenwinkelgebern wird zum einen der Anstellwinkel des Auslegers in Bezug auf das Basisteil (bzw. den Boden) erfasst und gleichzeitig auch die Länge des teleskopierten Auslegers erfasst. Dazu wird mit dem Ausfahren des Auslegers und seiner Auslegerelemente ein Seil, welches im Regelfall an der Spitze des letzten Auslegerelementes befestigt ist, mit ausgefahren und die ausgefahrene Länge des Seiles durch den Längenwinkelgeber in an sich bekannter Weise erfasst. Durch die erfasste Länge und den Anstellwinkel des Auslegers können diese Parameter in eine entsprechende Steuervorrichtung des Kranes eingehen und beim Betrieb derart berücksichtigt werden, dass bei Übersteigen unzulässiger Längen bzw. Winkel der Betrieb des Kranes unterbunden wird oder zumindest ein Warnhinweis erfolgt. Da der Längenwinkelgeber mit seinen Elementen ein sicherheitsrelevantes Bauteil darstellt, ist es erforderlich, Maßnahmen zu ergreifen, dass bei der Erfassung und Übermittlung der Ausgangssignale des Längenwinkelgebers, die die Länge und den Anstellwinkel des Auslegers repräsentieren, keine Fehler auftreten bzw. dass die Zurverfügungstellung der Signale für die nachgeschaltete Steuervorrichtung immer gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kran sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kranes (bzw. allgemein einer Arbeitsmaschine mit längenveränderbaren Arbeitselementen) bereitzustellen, mit dem die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll jederzeit ein sicherer Betrieb des Kranes gewährleistet sein bzw. für den Fall, dass dieser sichere Betrieb nicht mehr gewährleistet ist, dann rechtzeitig ein Warnhinweis gegeben wird.
Die Erfindung ist bezüglich des Kranes erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein dem Kabel zugeordneter Kraftsensor vorgesehen ist, mit dem die auf das Kabel in seine axiale Ausrichtung wirkende Kraft erfasst wird. Dadurch ist sichergestellt, dass immer dann, wenn mit dem Kraftsensor eine vorgebbare auf das Kabel wirkende Kraft erfasst wird, das Kabei noch seine Funktion ausführt und zum Beispie! nicht gerissen ist. Sollte es beschädigt sein, gerissen sein oder dergleichen, wird eine von dem vorgegebenen Wertebereich für eine zulässige Kraft abweichende Kraft ermittelt, die von dem Kraftsensor an eine nachgeschaltete Steuereinrichtung abgegeben wird. Diese Steuervorrichtung wertet die Kraft aus und kann zum Beispiel einem Kranführer signalisieren, dass nicht mehr ein sicherer Betrieb des Kranes möglich ist. Dieser kann dann entweder manuell oder auch automatisiert durch die Steuervorrichtung entsprechend reagieren. Aufgrund der Kraftmessung (auch als Kabelspannung zu bezeichnen) ist es somit möglich, insbesondere bei zu hohen Kräften (Verklemmung des Kabels, Bruch oder dergleichen) oder auch bei zu niedrigen Kräften (insbesondere Schlupf) entsprechend zu reagieren, insbesondere den weiteren Betrieb des Kranes zu unterbinden.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Kabel ein Stahlseil und/oder ein elektrisches Kabel. Wenn es sich bei dem Kabel um ein Stahlseil handelt, biete die Erfindung die einfache Möglichkeit, jetzt schon vorhandene Längenwinkelgeber mit Stahlseilen mit dem Kraftsensor nachzurüsten. Hierzu ist es lediglich erforderlich, im Verlauf des Stahlseiles den Kraftsensor anzuordnen und dafür zu sorgen, dass dessen Ausgangssignal an eine Steuervorrichtung des Kranes übermittelt wird. Zusätzlich zu dem Stahlseil oder das Stahlseil ersetzend ist es denkbar, dass das Kabel ein elektrisches Kabel ist. Durch ein solches Kabel ist es in vorteilhafter Weise möglich, zum einen die Auslegerlänge zu erfassen und gleichzeitig über die elektrischen Leiter des elektrischen Kabels Signale zu übertragen. Hier ist insbesondere der Vorteil zu nennen, dass zum Beispiel der Kraftsensor mit seinem einen Ende an der Spitze des Auslegers angeordnet und mit seinem anderen Ende an dem Ende des elektrischen Kabels angeordnet ist. Da sich damit der Kraftsensor am vom Basisteil oder Drehteil am weitesten entfernten Punkt befindet und die Steuervorrichtung im Regelfall in dem Basisteil oder dem Drehteil des Kranes angeordnet ist, können die Signale des Kraftsensors über das elektrische Kabel an die Steuervorrichtungen übermittelt werden.
In Weiterbildung der Erfindung sind Mitte! vorgesehen, mit denen der Kraftsensor ein eine auf das Kabel wirkende Kraft darstellendes Signal an eine Steuervorrichtung des Kranes übermittelt. Diese Mittel können, wie vorstehend schon erwähnt, zum Beispiel das elektrische Kabel sein, welches somit zwei Funktionen erfüllt. Zum einen wird mit ihm durch abwickeln auf dem Längenwinkelgeber die Länge des teleskopierbaren Auslegers erfasst und gleichzeitig werden die auf das Kabel wirkenden Kräfte, genauer die Signale des Kraftsensor, an die weiter entfernt angeordnete Steuervorrichtung übertragen. Ergänzend oder alternativ dazu können die Mittel als drahtlose Übermittlungsmittel ausgebildet sein, sodass die Ausgangssignale des Kraftsensors drahtlos (zum Beispiel über Funkt) an die Steuervorrichtung übertragen werden.
Hinsichtlich des Verfahrens zum Betreiben eines Kranes ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mit einem dem Kabel zugeordneten Kraftsensor die auf das Kabel in seine axiale Ausrichtung wirkende Kraft erfasst wird. Die erfasste Kraft kann dabei in unterschiedliche Bereiche eingeteilt werden. Bei einem Bereich handelt es sich um solche Kräfte, die auf das Kabel wirken, die zulässig sind und andererseits handelt es sich um Bereiche (insbesondere Bereiche unterhalb und/oder oberhalb des zulässigen Bereiches), die allgemein ein Problem mit dem Kabel, zum Beispiel Schlupf, Verklemmung, Bruch oder dergleichen, repräsentieren. Durch die auf das Kabel wirkende Kraft, die erfasst wird, kann somit in vorteilhafter Weise der sichere Betrieb des Kranes gewährleistet werden, wenn sich die erfasste Kraft in einem zulässigen Bereich befindet. Weicht die Kraft von einem solchen zulässigen Bereich ab, können entsprechende Maßnahmen von einem eingeschränkten Betrieb des Kranes bis zu einer vollständigen Unterbindung seines Betriebes ergriffen werden.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Erfassung der Kraft auf das Kabel mittels des Kraftsensors kontinuierlich (ständig, wobei auch eine intervallmäßige Erfassung denkbar ist), wobei weiterhin die Übermittlung des Ausgangssignals des Kraftsensors kontinuierlich oder diskontinuierlich an die Steuervorrichtung erfolgt, und dann, wenn ein übermitteltes Signal ausbleibt, von der Steuervorrichtung ein sicherheitskritischer Zustand erkannt wird. Hierbei wird davon ausgegangen, dass der Kraftsensor ordnungsgemäß funktioniert und ein auf das Kabel wirkendes Kraftsignal zur Verfügung stellt. Jedoch ist es auch wichtig, nicht nur die Zurverfügungstellung des Signals von der Steuervorrichtung überprüfen zu lassen, sondern auch sicherzustellen, dass die Übermittlung ordnungsgemäß erfolgt. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Übermittlung kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgt und von der Steuervorrichtung ein sicherheitskritischer Zustand erkannt wird, wenn zum Beispiel das kontinuierlich übermittelte Signal vollständig oder nach Überschreitung einer zulässigen Zeitgrenze ausbleibt. Die diskontinuierliche Übermittlung und Überwachung des Signals hat den Vorteil, dass damit Energie eingespart wird, weil nicht ständig eine Übermittlung des Signals erfolgen muss und auch nicht ständig von der Steuervorrichtung ein Empfang der diskontinuieriich übermittelten Signale erfolgen muss. So kann der Kraftsensor dazu ausgebildet und geeignet sein, ein die Kraft darstellendes Signal im Rahmen einer Impulsfolge über das Kabel und/oder drahtlos an die Steuervorrichtung zu übermitteln. Wenn diese Impulsfolge oder auch Teile der Impulsfolge ausbleiben, ist dies ein Signal für die Steuervorrichtung dafür, dass die Übermittlung nicht ordnungsgemäß stattgefunden hat. Bleibt eine Impulsfolge nur kurzzeitig aus, kann darauf geschlossen werden, dass die Übermittlung auch nur kurzzeitig unterbrochen war, sodass noch kein sicherheitskritischer Zustand erreicht ist. Wenn jedoch eine vorgebbare Zeitschwelle, innerhalb derer eine Impulsfolge hätte erfasst werden müssen, ausbleibt, ist dies ein Zeichen für eine nicht ordnungsgemäße Übermittlung, sodass daraufhin auf einen sicherheitskritischen Zustand geschlossen werden kann. Außerdem kann durch die Erkennung durch ein zeitlich begrenztes Wegbleiben der Impulsfolge auf Abnutzungszustände erkannt werden. Ein Bruch des Kabels wird durch ein vollständiges Wegbleiben der Impulse erkannt.
In Weiterbildung der Erfindung wird das übermittelte Signal von der Steuervorrichtung bewertet und beim Verlassen eines unkritischen Bereiches von der Steuervorrichtung ein sicherheitskritischer Zustand erkannt. Normalerweise befindet sich die Kraft, die auf das Kabel wirkt, und die von dem Kraftsensor erfasst wird, in einem bestimmten vorgebbaren Bereich. Dieser Bereich wird jedoch dann verlassen, wenn das Kabel gebrochen ist, verschleißt, Schlupf hat oder dergleichen, infolgedessen ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass das übermittelte Signal, das die auf das Kabel wirkende Kraft repräsentiert, von der Steuervorrichtung bewertet wird. Verlässt das von dem Kraftsensor zur Verfügung gestellte Signa! den unkritischen Wertebereich, kann von der Steuervorrichtung ein sicherheitskritischer Zustand erkannt werden. Im schlimmsten Fall handelt es sich um einen Kabelbruch, der zur Folge haben muss, dass sofort der Betrieb des Kranes eingestellt wird, da ein sicherer Betrieb nicht mehr gewährleistet ist. Andererseits kann durch diese Bewertung sichergestellt werden, dass zum Beispiel ein Verschleiß des Kabels erkannt wird und eine Trendanalyse durchgeführt wird. Infolge des Verschleißes kann sich der Sollwert der auf das Kabel wirkenden Kraft in Abhängigkeit von der Auslegerlänge verändern, sodass diese Veränderung zeitabhängig (insbesondere in Abhängigkeit der Betriebsstunden des Kranes) erfasst wird. Wenn also die Größe der auf das Kabel wirkenden Kraft darauf hindeutet, dass das übermittelte Signal einen unkritischen Bereich demnächst verlässt oder gerade verlassen hat, kann als sicherheitskritischer Zustand auch eine Wartung oder gegebenenfalls ein Austausch des Kabels erkannt werden.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Übermittlung des Signals redundant. Die redundante Übermittlung des Signals erfolgt dabei entweder nur über das als Datenkabel ausgebildete Kabel, oder nur drahtlos (über zwei voneinander unabhängige Funkstrecken) oder über das als Datenkabel ausgebildete Kabel und drahtlos. Damit stehen mehrere Möglichkeiten für die redundante Übermittlung der die auf das Kabel wirkende Kraft repräsentierenden Signale zur Verfügung. Für die redundante Übermittlung des Signals über zumindest einen Funkkanal stehen entsprechende Sende-Empfangseinheiten, die mit der Steuervorrichtung verschaltet sind, zur Verfügung, sodass diese Sende-Empfangseinheiten drahtlos mit der Steuervorrichtung die Signale austauschen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden beschrieben und anhand der Figuren 1 und 2 erläutert.
In Figur 1 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Kran bezeichnet, der zum Beispiel ein Basisteil 2 (mit Antrieb für einen Fahrbetrieb) aufweist, auf welchem ein Drehteil 3 angeordnet ist. An dem Drehteil 3 ist ein verschwenkbarer Ausleger 4 (Basisausleger) angeordnet, der seinerseits weitere Auslegereiemente 5, 6 (auch nur ein zusätzliches Auslegerelement oder mehr als zwei Auslegerelemente) aufweist, sodass der Ausleger 4 mit seinen Auslegerelementen 5, 6 in an sich bekannter Weise teleskopierbar ist Das bedeutet, dass sich die Länge des Auslegers 4 bis 6 verändern kann, wobei diese veränderte Länge für den sicheren Betrieb des Kranes 1 erfasst werden muss. Um den Ausleger 4 in Bezug auf das Basisteil 2 bzw. das Drehteii 3 anstellen bzw. verschwenken zu können, ist beispielhaft ein Hydraulikzylinder 7 dargestellt. Ausgehend von einer nicht dargestellten Winde auf dem Drehteil 3 läuft ein Seil 8 (Kran-Seil) über die Spitze des Auslegerelementes 6 zu einem endseitig angeordneten Haken 9. Zur Erfassung der Länge des Auslegers 4 bis 6 und seiner Verschwenkung relativ zu dem Drehteii 3 bzw. dem Basisteil 2 ist im Prinzip dargestellt ein Längenwinkeigeber 10, dessen Aufbau an sich auch bekannt ist. Dieser Längenwinkeigeber 10 ist einerseits dazu geeignet und ausgebildet, den Winkel des Auslegers 4 in Bezug auf das Drehteii 3 bzw. das Basisteil 2 zu erfassen (hier nicht dargestellt). Mit 11 ist ein Ausgangssignal des Längenwinkelgebers 10 bezeichnet, das einer hier nicht dargestellten Steuervorrichtung übermittelt wird. Zur Erfassung der jeweiligen eingestellten Länge des Auslegers 4 bis 6 ist zwischen dem Längenwinkeigeber 10 und hier der Spitze des Auslegerelementes 6 ein Kabel 12 vorhanden. Dieses Kabel 12 wird bei vollständig eingefahrenen AusSegereiementen 5, 6 in dem Längenwinkeigeber 10 aufgerollt und kann beim Ausfahren der Auslegerelemente 5, 6 von einer Kabeltrommel in den Längenwinkeigeber 10 ausgerollt werden. Dieser Vorgang wird in an sich bekannter Weise von dem Längenwinkeigeber 10 erfasst, sodass das Ausgangssignal 11 nicht nur den Anstellwinkel des Auslegers 4 an die Steuervorrichtung übermittelt, sondern auch die jeweils eingestellte Länge des Auslegers 4 mit seinen Auslegerelementen 5, 6.
Zur Realisierung der Erfindung ist dem Kabel 12 ein Kraftsensor 13 zugeordnet, wobei sich dieser Kraftsensor 13 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in dem Verlauf des Kabels 12 befindet und im Endbereich des Auslegerelementes 6 (d. h. in Richtung der Auslegerspitze) angeordnet ist. Dies ist jedoch nur ein Ausführungsbeispiel eines Kraftsensors 13 und seiner Anordnung, wobei auch andere Stellen im Verlauf des Kabels 12 denkbar sind. Während der Kraftsensor 13 gemäß Figur 1 die auf das Kabel 12 in seiner axialen Richtung wirkende Kraft direkt erfasst, kommen auch solche Kraftsensoren in Betracht, die die auf das Kabel 12 wirkende Kraft indirekt (zum Beispiel induktiv) erfassen. Außerdem können unter sicherheitsrelevanten Aspekten auch zwei gleiche oder voneinander unterschiedliche Kraftsensoren vorhanden sein. Das Kabel 12 ist entweder in sich bekannter Weise als Stahlseil ausgebildet, sodass es in diesem Fall erforderlich ist, die an der Auslegerspitze erfasste auf das Kabel 12 wirkende Kraft über geeignete Mittel (siehe hierzu Figur 2) zu übertragen. Wenn das Kabel 12 als Datenkabel ausgebildet ist, können auf einfache Art und Weise der Kraftsensor 13 an das Datenkabel angeschlossen und seine Signale in Richtung des Drehteiles 3 übermittelt werden, sodass in diesem Fall das Ausgangssignal 11 auch die auf das Kabel 12 wirkende Kraft enthält.
In Figur 2 ist in einer Prinzipdarste!lung gezeigt, wie die einzelnen erfassten Signale der Elemente des Kranes 1 an die Steuervorrichtung, hier mit 14 bezeichnet, übertragen werden können. An der Steuervorrichtung 14 ist der Längenwinkelgeber 10 mit seinem Ausgangssignai 11 angeschlossen. Außerdem sind eine Basisübermittlungsvorrichtung 15, eine Auslegerübermittlungsvorrichtung 16 und eine Hakenübermittlungsvorrichtung 17 vorhanden. Die
Basisübermittlungsvorrichtung 15 ist ebenfalls an der Steuervorrichtung 14 angeschlossen und dazu geeignet und ausgebildet, zumindest Signale zu empfangen, alternativ oder ergänzend dazu auch Funksignale abzugeben. Gleiches gilt für die beiden Vorrichtungen 16, 17, wobei die Auslegerübermittlungsvorrichtung
16 im Endbereich des Auslegereiementes 6 und die Hakenübermittlungsvorrichtung
17 im Bereich des Hakens 9 angeordnet sind. Mit der Vorrichtung 16, an die dann der Kraftsensor 13 angeschlossen ist, können die auf das Kabel 12 wirkenden Kräfte einfach oder redundant an die Basisübermittlungsvorrichtung 15 drahtlos übermittelt werden, damit diese Vorrichtung 15 die Signale des Kraftsensors 12 an die Steuervorrichtung 14 überträgt. Ergänzend dazu ist es auch noch denkbar, dass die Parameter des Hakens 9, insbesondere die daran angehangene Last, erfasst und mittels der Hakenübermittlungsvorrichtung 17 ebenfalls in besonders vorteilhafter Weise drahtlos entweder die Vorrichtung 16 oder direkt an die Basisübermittiungsvorrichtung 15 übertragen werden, um sie ebenfalls der Steuervorrichtung 14 zur Verfügung zu stellen. Die vorstehend genannten Datenübertragungen erfolgen, soweit aus technischer Sicht möglich und sinnvoll, immer einfach oder doppelt (redundant) drahtlos, wobei die Datenübertragung von der Auslegerübermittiungsvorrichtung 16 zu der Basisübermittiungsvorrichtung 15 auch redundant sowohl drahtlos als auch drahtgebunden (über das als Datenkabel ausgebildete Kabel 12) erfolgen kann. Es wird noch einmal darauf hingewiesen, dass, vorstehend die Erfindung anhand eines Kranes erläutert worden ist, die Erfindung auch geeignet und anwendbar ist auf alle Arbeitsfahrzeuge, die Arbeitsmittel aufweisen, die in ihrer Länge veränderbar sind, wobei die Länge der Arbeitsmittel insbesondere unter sicherheitsrelevanten Aspekten erfasst und ausgewertet werden muss.
Bezugszeichenliste:
1. Kran
2. Basisteil
3. Drehteil
4. Ausleger
5. Auslegerelemente
6. Auslegerelemente
7. Hydraulikzylinder
8. Seil
9. Haken
10. Längenwinkelgeber
11. Ausgangssignal
12. Kabel
13. Kraftsensor
14. Steuervorrichtung
15. Basisübermittlungsvorrichtung
16. Auslegerübermittlungsvorrichtung
17. Hakenübermittlungsvorrichtung

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Kabelbruchdiagnose bei einem Kran
1 . Kran (1), aufweisend ein Basisteil (2) mit einem verschwenkbaren und teleskopierbaren Ausleger (4) mit zumindest einem weiteren Auslegerelement (5, 6), wobei ein Längenwinkelgeber (10) vorgesehen ist, der zumindest ein Kabel (12) aufweist, mit dem die jeweilige Länge des teleskopierbaren Auslegers (4) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Kabel (12) zugeordneter Kraftsensor (13) vorgesehen ist, mit dem die auf das Kabel (12) in seine axiale Ausrichtung wirkende Kraft erfasst wird.
2. Kran (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (12) ein Stahlseil und/oder ein elektrisches Kabel ist.
3. Kran (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen der Kraftsensor (13) ein eine auf das Kabel (12) wirkende Kraft darstellendes Signal an eine Steuervorrichtung des Krans (1 ) übermittelt.
4. Kran (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur drahtlosen Übertragung, insbesondere per Funk, ausgebildet sind.
5. Verfahren zum Betreiben eines Kranes (1 ), aufweisend ein Basisteil (2) mit einem verschwenkbaren und teleskopierbaren Ausleger (4) mit zumindest einem weiteren Auslegerelement (5, 6), wobei mit einem Längenwinkelgeber (10), der zumindest ein Kabe! (12) aufweist, die jeweilige Länge des teleskopierbaren Auslegers (4) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem dem Kabel (12) zugeordneten Kraftsensor (13) die auf das Kabel (12) in seine axiale Ausrichtung wirkende Kraft erfasst wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (13) ein eine auf das Kabel (12) wirkende Kraft darstellendes Signal an eine Steuervorrichtung des Krans (1) übermittelt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgt und dann, wenn ein übermitteltes Signal ausbleibt, von der Steuervorrichtung ein sicherheitskritischer Zustand erkannt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das übermittelte Signal von der Steuervorrichtung bewertet wird und beim Verlassen eines unkritischen Bereiches von der Steuervorrichtung ein sicherheitskritischer Zustand erkannt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung des Signales redundant erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die redundante Übermittlung des Signales nur über das als Datenkabel ausgebildete Kabel (12), nur drahtlos oder über das als Datenkabel ausgebildete Kabel (12) und drahtlos erfolgt.
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