EP4003895B1 - Seilwinde sowie hubvorrichtung mit einer solchen seilwinde - Google Patents

Seilwinde sowie hubvorrichtung mit einer solchen seilwinde Download PDF

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EP4003895B1
EP4003895B1 EP20750642.9A EP20750642A EP4003895B1 EP 4003895 B1 EP4003895 B1 EP 4003895B1 EP 20750642 A EP20750642 A EP 20750642A EP 4003895 B1 EP4003895 B1 EP 4003895B1
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EP
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cable
winding
drum
rope
image
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Norbert Hausladen
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Liebherr Components Biberach GmbH
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Liebherr Components Biberach GmbH
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    • B66D1/38—Guiding, or otherwise ensuring winding in an orderly manner, of ropes, cables, or chains by means of guides movable relative to drum or barrel
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    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/35—Ropes, lines

Definitions

  • the present invention relates to a cable winch, in particular a hoist winch of a hoist, with a cable drum, an inlet guide for a cable to be wound onto the cable drum, and an actuator for adjusting the inlet guide relative to the cable drum.
  • the invention further relates to a lifting device, in particular in the form of a crane, with such a cable winch.
  • the cable tension can vary greatly depending on the load the cable is carrying.
  • the cable may be wound up a short distance under strong tension and then, after the load has been removed, it may be wound up a further distance without a load or even loosely.
  • the cable may be under strong tension when unwinding or it may be unwound loosely.
  • One lower winding layer may be wound under strong tension and the layer above it may be wound loosely, and a layer wound above it may be wound tightly, or only part of a lower layer, for example, may be wound tightly and another part may be wound loosely.
  • Such changes in the cable tension or other cable or operating parameters which vary during winding and unwinding and are not subject to any fixed rule, not only have an influence on the winding pattern per se and can, for example, lead to the cable cutting into a loosely wound cable layer underneath when winding or unwinding under strong tension, but also result in further changes in the cable parameters, which in turn can affect the winding pattern.
  • the varying strand tension changes the cable diameter, so that a section of cable wound up or unwound under strong tension has a smaller diameter than a loosely wound section of cable, which can, for example, cause the cable to taper in cross-section when stretched longitudinally.
  • the transverse elasticity or longitudinal elasticity of the cable can also change.
  • a varying strand tension also leads to deformations and crushing or different deformations and different crushing of the cable in the winding layers, so that winding problems can occur when winding up and occasionally when unwinding. Since the changes in relevant winding parameters mentioned above can occur without a fixed rule in different phases of winding and unwinding, it is difficult to control the infeed guide appropriately in order to produce a uniform, "nice" winding pattern.
  • Such high-strength fiber ropes can be made from high-strength synthetic fibers such as aramid fibers, aramid/carbon fiber mixtures, high-modulus polyethylene fibers (HMPE), liquid crystal polymer (LCP)-Vektran or poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) fibers (PBO ) exist or at least have such fibers. Thanks to the weight savings compared to steel cables of up to 80% with approximately the same breaking strength, the load or the permissible lifting load can be increased, since the dead weight of the rope that has to be taken into account for the load is significantly lower.
  • high-strength synthetic fibers such as aramid fibers, aramid/carbon fiber mixtures, high-modulus polyethylene fibers (HMPE), liquid crystal polymer (LCP)-Vektran or poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) fibers (PBO ) exist or at least have such fibers. Thanks to the weight savings compared to
  • the load hook can be made lighter because less load hook weight is required to tension a fiber rope.
  • cable drives with synthetic fiber cables are characterized by a considerably longer service life, easy handling and good flexibility, as well as the elimination of the need for cable lubrication. Overall, greater device availability can be achieved.
  • High-strength fiber ropes actually have a low transverse compressive stiffness, so that high-strength fiber ropes can deform more in cross-section in the winding aisles when being wound onto the rope drum. This can, for example, result in the fiber rope cutting between two winding courses of an underlying winding layer when the drum is wound in multiple layers, which can lead to increased wear and major irregularities in the rope tension when unwinding.
  • the rope wrap builds up unevenly over the length of the drum, for example piling up in several layers towards one drum flange, before the rope runs to the opposite flange and forms new layers there. On the one hand, this can be due to the rope cutting between two previous winding layers due to deforming cross-sections, and on the other hand, it can lead to that the flange and also the cable drum are loaded unevenly and more than necessary.
  • an inlet guide which guides the cable to be wound back and forth from right to left over the length of the drum.
  • Such inlet guides sometimes referred to as compensators, usually guide the rope back and forth between the flanges of the winch at a transverse speed that depends on the winch speed.
  • the feed of the cable guide is usually mechanically kinematically coupled to the rotation of the cable winch, so that a predetermined transverse travel path of the inlet guide results depending on the drum rotation.
  • the inlet guide is usually moved transversely. However, it is also already known to achieve the relative movement between the inlet guide and the cable drum by adjusting the cable drum in the direction of the drum's longitudinal axis, see for example EP 28 07 108 B1 .
  • a winding drum according to the preamble of claim 1 is also known, the position of the winding material being observed by means of a television camera and the data thus obtained about the winding being fed to a computing unit, which initiates an adjustment in order to carry out an adjustment in the event of a deviation in the vertices of the winding layers to be provided in the radial direction.
  • the infeed guide should not be mechanically coupled to the drum rotation, but should be controlled electronically and adapted to different winding conditions.
  • the AT 11687 U1 a cable winch whose inlet guide carriage is adjusted by a carriage drive which is operated by a controller depending on the inlet angle of the cable so that the inlet angle of the cable onto the drum assumes a predetermined value or comes as close to it as possible.
  • the font US6811112B1 also describes a cable winch that is to be used for different cable diameters and provides different transverse speeds for the inlet guide.
  • the carriage drive of the inlet guide carriage is also controlled depending on the cable angle, whereby a cable outlet angle and a cable inlet angle are mechanically sensed and used to set the carriage speed.
  • controllable or adjustable inlet guides can be used to maintain the desired inlet angle of the rope to be wound up and to adapt it to different rope diameters or rope types.
  • problems and winding errors mentioned above can still occur, in particular the rope cutting between two underlying rope windings.
  • the present invention is therefore based on the object of creating an improved cable winch and an improved lifting device of the type mentioned at the beginning, which avoid the disadvantages of the prior art and develop the latter further in an advantageous manner.
  • clean winding should also be achieved with cables with low transverse compressive stiffness, so that even high-strength fiber cables without a pressure-stable sheath can be cleanly wound up.
  • the actual state of flanges is monitored and recorded, which limit the cable drum on the right and left or at the end or laterally limit the winding area on the cable drum, so that the rope can only be wound onto the cable drum between the two flanges is.
  • the two flanges mentioned are usually subjected to high lateral forces and the rope drum is loaded by the rope stack. Due to the axial load on the end or flanges, i.e. in the direction of the drum's longitudinal axis, the flanges can experience elastic deformation. In particular, the flanges can be deformed outwards, i.e. away from the rope winding area.
  • a detection device can detect such a deformation of the flanges.
  • the control device can, for example, change the adjustment of the inlet guide, for example in such a way that the inlet guide no longer guides the rope to be wound up all the way to the flanges, but reverses the adjustment movement prematurely.
  • the control device can emit a warning signal if the flange deformation exceeds a predetermined level or does not match the detected winding layer pattern, as this can be an indicator of damage to the flange and/or the winding drum, for example of a crack in the area of the flange base.
  • the detected flange deformation can be compared with an absolute limit value, which indicates the maximum permissible flange deformation.
  • This can, for example, be a displacement and/or absolute position of the outer peripheral edge of a flange in the direction of be the longitudinal axis of the drum.
  • a variable, permissible threshold value for the flange deformation can also be specified, which depends on the winding of the cable drum. For example, if there is only one winding layer on the cable drum, the flange itself should not show any significant deformation because there is a lack of lateral forces caused by several winding layers.
  • the permissible threshold value can be set differently, for example, depending on the winding layers located on the cable drum, in particular identified in the recorded winding pattern. The permissible deformation value can be set to become increasingly larger as the winding layers increase.
  • the flanges mentioned can, in a conventional manner, have a substantially radial extension to the cable drum axis and/or rise essentially at a right angle from the cable drum.
  • the flanges mentioned can also be set at an angle and/or extend inclined relative to a radial plane, for example, they can be essentially truncated in shape. Such inclined flanges can be particularly helpful when winding the cable drums crosswise.
  • the monitoring of the flange deformation can be carried out independently of a radial or oblique contouring of the flanges and can be helpful for monitoring safe operation of the cable winch, regardless of the previously explained inlet guide for the rope to be wound up and its adjustment.
  • the cable drum can, if necessary, be designed without cable grooving.
  • the cable drum can also have grooves.
  • a detection device for detecting the rope and a winding pattern of the rope wound on the rope drum is provided and the control device is designed to adjust the inlet guide relative to the rope drum depending on the recorded winding pattern if there are changes in the rope and/or in the winding pattern due to varying strand tensions result.
  • the adjustment of the relative position of the inlet guide and cable drum depending on the winding pattern recorded on the cable drum is based on the consideration that even if a predetermined inlet or winding angle of the rope is strictly adhered to, winding errors can occur and the desired winding pattern is not necessarily achieved. if, despite the same rope being wound up and unwound again and again, changes in relevant rope parameters occur due to different rope pulls during winding and/or unwinding, and winding errors can be better addressed if the real winding pattern that results on the drum is actually monitored and not just an influencing variable like how the entry angle of the rope is measured.
  • the detection device can detect the changing rope diameter or rope diameter changes and, depending on such rope diameter changes that can arise from the varying rope tension during winding and/or unwinding, the control or adjustment of the inlet guide and its movement relative to the rope drum can be adapted in order to achieve a clean winding pattern.
  • the control of the inlet guide can be dynamically adapted depending on the varying rope tension and/or an associated change in a rope parameter such as the rope diameter and/or the transverse elasticity or the longitudinal elasticity of the rope. If, for example, the rope diameter becomes thinner due to increasing rope tension, the travel speed of the inlet guide can be reduced in order to avoid gaps forming between the rope turns, or, if necessary, increased in order to get over the valleys of a winding layer below more quickly.
  • the detection device can in particular detect the envelope contour of the rope winding on the rope drum or determine it as a characteristic of the winding pattern, wherein the control device can then carry out the transverse adjustment of the inlet guide relative to the rope drum depending on the detected envelope curve.
  • the envelope contour of the rope wrap on the rope drum means the envelope curve placed over the uppermost rope courses when the rope drum and the rope wrap located on it are viewed in a cross-sectional plane containing the drum's longitudinal axis. If the cable drum has a single layer and is correctly wrapped completely between the two flanges, the envelope contour mentioned is, for example, a straight line, while if a second layer is additionally wound up to, for example, the drum half, a step or step contour is obtained as the envelope contour. However, if there is uneven winding with, for example, three or four layers on one flange, one or two layers in the middle of the drum and five or six layers towards the other flange, the envelope contour mentioned takes on a curved course.
  • envelope contour mentioned does not necessarily have to be recorded or determined in a cross-sectional plane, but envelope contours can also be recorded or determined in several cross-sectional planes, which each contain the longitudinal axis of the drum and can be rotated relative to one another, in which case the envelope contour is then, for example, an average value of different envelope curves in the different viewing levels can be used or determined.
  • the envelope curve mentioned can also be determined during the ongoing winding operation, i.e. with the cable drum rotating, the envelope curve being able to change continuously in a cross-sectional plane monitored by the detection device, so that the specific envelope curve can be continuously corrected, for example by incrementally changing changes in the signal of the detection device be recalculated or integrated into the existing envelope.
  • the winding pattern of the rope wrap on the rope drum can basically be detected or determined in various ways, for example by means of a light barrier that detects the shading generated by the winding paths, whereby the contour of the detected shading can be determined as an envelope contour.
  • the detection device can comprise optical image detection means for detecting an image of the rope winding on the rope drum and an image evaluation device for evaluating the detected rope winding image.
  • the optical image capture means can in particular comprise at least one camera which provides a camera image of the rope wrap or the wrap image on the rope drum, wherein said camera can provide a continuous image or a live image even when the rope winch is running, which is then evaluated by the image evaluation device, in particular to determine the envelope curve of the rope wrap on the rope drum.
  • the optical image capture device can also have another optical sensor system, in particular in the form of at least one imaging sensor, in order to provide an image of the rope wrap on the rope drum, which is then evaluated by the image evaluation device.
  • another optical sensor system in particular in the form of at least one imaging sensor, in order to provide an image of the rope wrap on the rope drum, which is then evaluated by the image evaluation device.
  • the image evaluation device can basically include various evaluation modes. For example, a pixel analysis, a light-dark analysis, a grayscale analysis and/or a contour analysis can be carried out.
  • the image evaluation device can have contour evaluation means that determine visible contours in the camera and/or sensor image and can determine the envelope contour of the rope winding from the position of the contours.
  • the image evaluation device can also include color area proportion evaluation means in order to be able to determine the area proportion of a respective color in the captured image and from this to be able to determine the winding pattern of the wound rope, in particular rope course courses and/or rope route crossings and/or rope route distances and/or the envelope contour of the rope coil.
  • the image evaluation device can also have grayscale evaluation means in order to determine visible grayscales in the image and from this to determine the parameters of the winding image mentioned, in particular the envelope curve of the rope winding.
  • the image evaluation device can also comprise rope diameter determination means in order to be able to detect a changing rope diameter or rope diameter changes in order to be able to take such diameter changes into account when controlling the inlet guide.
  • the control device can adjust the adjustment of the inlet guide in various ways, depending on which winding pattern and/or envelope contour is desired and what the recorded, actual winding pattern or envelope contour looks like.
  • the control device can have a comparison device that compares the recorded winding pattern with a predetermined target winding pattern and controls the inlet guide depending on the comparison so that deviations between the recorded winding pattern and the target winding pattern are as small as possible.
  • the above-mentioned comparison device can compare the specific envelope curve of the rope winding on the drum with a target envelope contour and control the adjustment drive of the inlet guide so that the recorded envelope contour is adjusted as closely as possible to the predetermined target contour.
  • the inlet guide can be adjusted so that the rope runs onto the drum in the area of the dent mentioned in order to fill the dent.
  • a winding hill ie protruding parts compared to the winding height
  • the drum area in which the winding bulge occurs can be left out during winding in order to first wind the remaining drum sections more heavily.
  • the winding pattern can also be examined for the course of the winding threads on the drum and compared with a target winding thread pattern.
  • a specified target winding pattern can provide for cross-winding of the drum, in which the rope windings of superimposed winding layers do not run parallel to one another, but the rope threads of a winding layer above cross the winding threads of the winding layer below.
  • the aforementioned comparison device can compare the course of the rope threads determined in the recorded winding pattern with the desired, cross-winding target winding thread and adjust the inlet guide accordingly in order to achieve the desired cross-winding thread.
  • the predetermined target envelope contour or the specifiable target wrapping pattern can, for example, be stored in a memory in order to be read out for comparison.
  • the control device or the comparison device mentioned can dynamically adapt the respective target envelope contour or the target winding pattern to the progress of the winding process, which can be done iteratively, for example, by successively adapting an initial target envelope contour or an initial target winding pattern to the progression of the winding process is adjusted, for example depending on the additional winding courses and / or additional winding layers.
  • the number of winding layers and/or the number of winding cycles can be determined in the respectively recorded winding layer image or based on the recorded envelope contour in order to adapt the stored target images.
  • the number of revolutions of the cable drum can also be recorded and from this it can be determined how many winding layers and / or cable courses are or must be wound on the drum in order to adapt the specified target images of the envelope contour or the winding pattern accordingly.
  • the number of revolutions of the cable drum can also be recorded by the image capture device.
  • the cable can include markings that the image capture device records, for example when the respective markings pass the camera.
  • the image evaluation device can determine which length of cable is wound up and/or unwound or how many layers of cable are wound up on the cable drum based on the number and/or, in the case of different markings, based on the respective passing marking. Based on the speed of the passing markings and/or based on the time period elapsed between two markings, the image capture device can also determine the speed of the cable drum, in particular, for example, an overspeed.
  • control device can use the detected winding pattern and/or the detected envelope contour of the rope wrap not only to control the inlet guide mentioned, but also to use it as the basis for operational monitoring, which provides a warning signal if necessary or in the event of imminent danger and/or automatically stops winch operation and / or suitable countermeasures, for example re-unwinding the rope.
  • operational monitoring which provides a warning signal if necessary or in the event of imminent danger and/or automatically stops winch operation and / or suitable countermeasures, for example re-unwinding the rope.
  • the control device can emit the warning signal mentioned or .stop winch operation or cause unwinding.
  • the monitoring of the winding pattern on the rope drum by the detection device can also be used to determine relevant rope parameters of the rope to be wound up, for example its readiness for discarding and/or its rope diameter and/or its rope elongation.
  • Defects or wear points on the rope can be identified, for example by the image evaluation device detecting splices in the rope sheath and / or color changes on the rope sheath in the captured image, which can occur, for example, when a sheath layer wears out and an underlying, different colored rope layer or rope strand is visible becomes.
  • the image evaluation device can comprise a rope diameter determining device in order to determine the rope diameter of the rope to be wound onto the drum. Based on the specific rope diameter, the control device can draw conclusions about the state of wear of the rope, especially if a reduction in diameter exceeds a predetermined amount.
  • control device can also adapt the control of the inlet guide depending on detected changes in the diameter of the rope to be wound up or unwound, for example increasing or decreasing the adjustment speed when the rope diameter increases or decreases.
  • a rope diameter can be determined in a simple manner using a rope diameter marking, which can be determined by the image evaluation means in an image depicting the rope.
  • the rope diameter can be marked in color, for example in such a way that an outer layer is colored differently than a rope layer located further inside or underneath. If the color of an inner layer is recognized, it can be assumed that the permissible minimum rope diameter is undershot.
  • the rope diameter can also be determined based on the distance between the edge contours of the rope or measured in an image depicting the rope, in particular if a distance of the camera from the rope and/or a focal length are known and/or a scale and/or or length indicator are displayed in the image.
  • the detection device and the control device are designed to work continuously and/or online in order to continuously detect and evaluate the winding pattern and/or the further rope parameters mentioned and to take the corresponding control measures mentioned.
  • the measurement data acquisition and their evaluation can be carried out particularly when the rope is running.
  • the image evaluation device can comprise rope length determination means that can determine the length of rope wound onto the rope drum and/or the length of rope unwound from it.
  • markings can be provided on the rope at a predetermined distance from one another, for example in the form of color-predetermined and/or geometrically predetermined rope sheath sections, so that the image evaluation device can determine the color- and/or geometrically identifiable markings in the recorded winding pattern and/or rope pattern of the incoming rope.
  • the image evaluation device and/or the control device can determine how many winding turns and/or winding layers there should be on the drum and/or what a target winding pattern and/or a target envelope contour should look like.
  • the temperature of the rope to be wound onto the rope drum can also be detected or determined.
  • the temperature detection device can have non-contact temperature determination means by means of which the rope temperature can be measured or determined non-contact.
  • such rope temperature detection means can be integrated into the aforementioned camera and/or have a thermal imaging camera that is directed at the winding area of the rope drum or the rope to be wound up.
  • other temperature determination means such as for example, an infrared measuring sensor and/or a pyrometer measuring device can be used, wherein the said temperature determination means can be integrated into the camera independently thereof or can also be arranged separately, preferably in such a way that the temperature determination means observe the rope winding or determine the temperature of the rope wound onto the rope drum.
  • An electronic evaluation device can be assigned to the rope temperature determination means mentioned, which determines a remaining service life of the rope based on the determined rope temperature or changes a remaining service life, in particular when a predetermined temperature threshold is exceeded.
  • the evaluation device mentioned can also take into account how long and/or how often the temperature threshold mentioned is exceeded and/or by what amount the temperature threshold is exceeded. If necessary, the evaluation device can work with several threshold values in order to assume different influences on the remaining service life at different rope temperatures.
  • the electronic evaluation device can also send a warning signal to the machine operator based on the specific rope temperature signal and/or provide another control signal.
  • Monitoring the rope temperature can achieve or at least support safe rope winch operation regardless of the previously explained inlet guide for the rope and its adjustment.
  • the cable winch 5 can be used in a lifting device 1, which can be designed as a crane, for example in the form of a tower crane.
  • the cable winch 5 is used to wind up a cable 6, which can be the lifting cable when the cable winch 5 is used in the lifting device 1.
  • the rope 6 can, for example, run from a boom 2 and carry a load hook, which can be raised and lowered by retrieving or unwinding the rope 6.
  • the cable winch 5 can be attached, for example, to a counter-jib 3 of the crane or a Revolving platform 4 can be arranged, which can carry the boom 2 directly or a tower to which the boom 2 can be articulated.
  • the rope 6 mentioned can in particular be a high-strength fiber rope of the type described above or another rope which has a limited compressive deformation stiffness.
  • the cable winch 5 can also be used to wind up conventional steel cables.
  • the cable winch 5 comprises a cable drum 7, which can have a substantially cylindrical drum casing 8.
  • the drum casing 8 can be smooth, ie without rope grooves, although grooving could also be provided.
  • Flange disks 9 can be arranged on the right and left or on the front end sections of the cable drum 7, which delimit the cable winding area together with the drum casing 8.
  • the flange disks 9 project outwards over the drum casing 8 transversely to the drum longitudinal axis 10, whereby the flange disks 9 can extend essentially radially or perpendicularly to the drum longitudinal axis 10, as is the case with the Figures 2 and 3 Alternatively, it may also be advantageous to use inclined flanges 9, which can extend at an acute angle to planes perpendicular to the drum longitudinal axis 10.
  • the flanges 9 mentioned can, as Fig.4 shows, extend inclined away from each other, so that the sides of the flanged disks 9 facing the winding area are V-shaped.
  • the flanged disks 9 can be inclined in such a way that the distance between the flanged disks 9 from each other, measured in the direction of the drum's longitudinal axis 10, increases with increasing distance from the drum shell 8. Irrespective of the inclination of the flanged disks 9, their inner contour can be formed straight when viewed in a cross-section of the cable winch, cf. Figures 2 , 3 and 4 .
  • Such inclined or oblique end disks can in particular facilitate cross-winding.
  • the cable drum 7 can be driven in rotation by a winch drive 11, wherein the said winch drive 11 can have, for example, a hydraulic motor or an electric motor, the drive movement of which can be transmitted to the cable drum 7 directly or via a winch gear 12.
  • the winch drive 11 and/or the winch gear 12 can be arranged partially or completely recessed inside the cable drum 7.
  • the rope 6 to be wound onto the rope drum 7 is guided by means of an inlet guide 13 during winding.
  • the said inlet guide 13 can, for example, comprise two guide rollers between which the rope 6 runs, or also comprise a sliding guide eyelet that guides the rope.
  • the said inlet guide 13 guides the rope transversely to the longitudinal direction of the rope, in particular in a direction at least approximately parallel to the drum longitudinal axis 10.
  • the inlet guide 13 is adjustable transversely to the longitudinal direction of the rope, in particular the adjustment direction of the inlet guide 13 can be at least approximately parallel to the longitudinal axis 10 of the drum.
  • the adjusting device for the inlet guide 13 can have a spindle or a carriage guide or a similar linear guide, so that the inlet guide 13 can be adjusted approximately parallel to the longitudinal axis 10 of the drum.
  • An adjustment drive 14 for adjusting the inlet guide 13 relative to the cable drum 7 can, for example, have an electric or hydraulic motor 15 that drives a drive spindle in rotation.
  • a pressure medium cylinder can also be provided for adjusting the inlet guide 13.
  • the adjustment drive 14 is controlled by an electronic control device 15, which controls the speed and/or rotational speed of the cable drum 7 for the adjustment of the inlet guide 13 can be taken into account.
  • the said rotational speed and/or rotational position and/or rotational speed of the cable drum 7 can be detected by a winch encoder 16 or another rotation detection device and reported to the control device 15.
  • a detection device 17 is also provided which detects the winding pattern of the rope winding 18 on the rope drum 7, so that the control device 15 can adapt the adjustment of the inlet guide 13 to the resulting winding pattern.
  • the aforementioned detection device 17 can have at least one camera 19 and/or at least one imaging sensor and/or generally an optical image detection device 20 that observes the cable drum 7, in particular its winding area, and provides an image of the cable 6 winding on the cable drum 7. If necessary, the image detection device 20 can also have several cameras 19 and/or several imaging sensors that observe different sections or different sectors of the cable drum 7, for example opposite sectors or four quadrants of the cable drum 7.
  • the image capture device 20 monitors the cable drum 7, in particular its cable winding 18 and/or the cable 6, even during the ongoing winding operation, whereby images of the cable winding can be provided continuously or at least cyclically.
  • a live image can be transmitted to the control device 15 and/or an image evaluation device 21.
  • Said image evaluation device 21 analyzes the image transmitted by image capture device 20, whereby at least one characteristic of the winding layer image can be determined.
  • said image evaluation device 21 can determine the envelope contour 22 of the rope coil 18 on the rope drum 7.
  • the said envelope contour 22 can have a curved or snake-shaped or at least partially curved, for example, have a dented or bulged course, especially if the adjustment of the inlet guide 13 is not controlled and / or regulated in order to adapt the resulting envelope contour to a predeterminable target envelope contour.
  • the target envelope contour mentioned can in particular be essentially cylindrical or, when viewed in cross-section, be designed to be straight or stepped, in particular with longer, straight contour sections that are approximately parallel to the drum's longitudinal axis 10, as is the case Figures 3 and 4 show.
  • a step in the enveloping contour can only be provided in the transition area between a smaller-layered wrapping and a multi-layered wrapping, but otherwise straight contour sections can be provided, viewed approximately in section.
  • the said envelope contour 22 can be determined by the image evaluation device 21 in principle by connecting the radially outermost cable surface sections, whereby a polygon profile resulting from this can be rounded if necessary, as Fig.2 clarified.
  • the said image evaluation device 21 can analyze pixels and/or evaluate pixel patterns, identify and/or determine contour gradients, identify or evaluate grayscale and/or light-dark patterns, identify colors and/or determine color deviations and/or gradients and/or determine color area proportions in the captured image.
  • the image evaluation device 21 can include contour evaluation means 21a, which can determine the envelope contour 22 mentioned and possibly also the course of the cable routes on the cable drum 7.
  • the image evaluation device 21 can comprise color pattern evaluation means 21b, which can determine color patterns in the captured image and from this determine the envelope contour 22 and/or identify colored markings on the rope 6.
  • the said image evaluation device 21 can also comprise color area portion evaluation means 21c, which determine color area portions in the captured image and from this, if necessary, determine the envelope contour 22 and/or the number of winding layers.
  • the image evaluation device 21 can comprise rope length determination means 21d, which can determine a length of the rope 6 wound onto the rope drum 7 and/or the length of the rope unwound therefrom, for example based on colored and/or grayscale characteristic and/or geometric markings on the rope 6, which can be attached to the rope 6 at predetermined intervals and/or incorporated therein.
  • the aforementioned rope length determination means 21d can identify markings in the running rope that pass the image capture device 20 and determine the wound rope length based on their number.
  • the image evaluation device 21 can have diameter determination means 21e in order to determine the rope diameter of the rope 6, in particular of a rope section to be wound onto the rope drum 7. Alternatively or additionally, the rope diameter of a rope section that has already been wound up can also be determined.
  • the control device 15 can variably control the adjustment drive 14 of the inlet guide 13 depending on the recorded winding layer pattern.
  • a comparison device 23 can compare the envelope contour 22 of the cable winding 18 recorded or determined by the detection device 17 with a predetermined target envelope contour, wherein the adjustment device 15 can adjust the inlet guide 13 based on determined deviations between the actual envelope contour 22 and the target envelope contour in order to adjust the actual winding pattern as closely as possible to the target winding pattern or to adjust the actual envelope contour as closely as possible to the target envelope contour.
  • control device 15 can adjust the inlet guide 13 in such a way that the cable drum 7 is wound crosswise and a desired, crosswise target winding position pattern is maintained as far as possible.
  • control device 15 can emit a warning signal and/or a discard readiness signal and/or a control signal if the image evaluation device 21 determines a predetermined change in the detected or determined rope diameter in the manner already explained at the beginning and/or detects predetermined deviations between the detected or determined rope diameter .Determined rope length of the rope wound onto the rope drum 7 and the rotational speed and/or rotational speed and/or rotational position of the rope drum 7 determined by the winch encoder 16 occur.
  • control device 15 can be designed to dynamically adapt the control of the inlet guide 13 depending on a detected change in the rope diameter, in particular to increase or decrease the adjustment speed of the inlet guide 13 if the rope diameter decreases or increases, for example by varying the rope tensile forces. Such an adjustment can be carried out in particular online during the winding and/or unwinding of the rope.
  • the image capture device 20 can also serve to monitor deformation of the flanges 9.
  • the image evaluation device 21 can include flange deformation determining means 21f, which evaluates the captured image of the cable drum 7 for deformation of the flanges 9, in particular whether and to what extent the flanges 9, for example their outer peripheral edge sections, bend in the direction of the drum longitudinal axis 10.
  • the distance between the flanges 9 can be determined, which can be taken as a measure for the deformation of the flanges 9.
  • the distance of each flange 9 can be determined individually from a drum center and taken as a measure of the flange deformation. In this way, effects can be hidden that can distort the actual detection, for example if both flanges are deformed in the same direction.
  • a temperature determining device can determine the rope temperature of the rope 6 to be wound onto the rope drum 7, wherein said temperature determining device can advantageously be integrated into said camera 19 and/or can be combined with said camera 19 to form a detection assembly or unit.
  • the temperature determination device mentioned can be designed independently of this to observe the rope running onto the rope drum 7 and/or the rope coil that forms there.
  • the temperature determination device mentioned advantageously comprises non-contact temperature determination means, for example in the form of an infrared temperature sensor and/or a thermal imaging camera, the image of which can be evaluated by an image evaluation device in order to determine the rope temperature.
  • An electronic evaluation device which can be integrated, for example, into the electronic control device 15, can determine or change a remaining service life of the rope and/or determine its discard maturity based on the determined rope temperature, whereby other parameters can also be taken into account for this purpose, as already explained above.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Seilwinde, insbesondere Hubwerkswinde eines Hebezeugs, mit einer Seiltrommel, einer Einlaufführung für ein auf die Seiltrommel aufzuwickelndes Seil, sowie einem Stellantrieb zum Verstellen der Einlaufführung relativ zur Seiltrommel. Die Erfindung betrifft ferner eine Hubvorrichtung, insbesondere in Form eines Krans, mit einer solchen Seilwinde.
  • Seilwinden wickeln dasselbe Seil immer wieder unter verschiedenen Randbedingungen auf und ab, wobei hier ohne feste Regel beispielsweise der Seilzug stark variieren kann, je nachdem, welche Last am Seil aufgenommen wird, so dass das Seil beispielsweise ein Stück weit unter starkem Zug aufgewickelt und nach Absetzen der Last ein weiteres Stück ohne Last oder gar lose weiter aufgewickelt werden kann. Gleichermaßen kann das Seil beim Abwickeln unter starkem Zug stehen oder lose abgewickelt werden, wobei sich diese Zustände in unterschiedlicher Weise mischen oder ergänzen können, so dass einmal eine untere Wickellage unter starker Spannung gewickelt und eine darüber befindliche Lage locker gewickelt und eine wieder darüber gewickelte Lage streng gewickelt sein kann, oder auch nur ein Teil, beispielsweise einer unteren Lage, streng und ein anderer Teil lose aufgewickelt sein kann.
  • Solche beim Auf- und Abwickeln unterschiedlich variierende, keiner festen Regel unterliegenden Veränderungen des Seilzugs oder anderer Seil- oder Betriebsparameter haben nicht nur per se einen Einfluss auf das Wickelbild und können beispielsweise zum Einschneiden des Seils beim Auf- oder Abwickeln unter starkem Zug in eine darunter befindliche, lose gewickelte Seillage führen, sondern haben auch noch weitere Veränderungen von Seilparametern zur Folge, die wiederum das Wickelbild beeinträchtigen können. Beispielsweise verändert sich durch den variierenden Strangzug der Seildurchmesser, so dass ein bei starkem Zug auf- oder abgewickelter Seilabschnitt einen geringeren Durchmesser besitzt als ein lose aufgewickelter Seilabschnitt, das sich beispielsweise das Seil unter Längsdehnung im Querschnitt verjüngen kann. Gleichzeitig kann sich auch die Querelastizität oder die Längselastizität des Seils verändern. Zum anderen führt ein variierender Strangzug auch zu Verformungen und Quetschungen bzw. unterschiedlichen Verformungen und unterschiedlichen Quetschungen des Seils in den Wickellagen, so dass es beim Aufwickeln, aber auch gelegentlich beim Abwickeln zu Wickelproblemen kommen kann. Da die genannten Veränderungen relevanter Wickelparameter ohne feste Regel in unterschiedlichen Phasen des Aufwickels und des Abwickelns auftreten könne, ist es schwierig, die Einlaufführung passend anzusteuern, um ein gleichmäßiges, "schönes" Wickelbild zu erzeugen.
  • Die genannte Problematik besteht grundsätzlich bei Stahlseilen, die aus Stahllitzen bestehen können, und verschärft sich nochmals bei hochfesten Faserseilen. In jüngerer Zeit werden bei Hubvorrichtungen wie Kranen, bei denen ein geringes Seilgewicht bei hohen Seilfestigkeiten von größerer Bedeutung sind, hochfeste Faserseile eingesetzt, die im Vergleich zu herkömmlichen Stahlseilen ein geringeres Seilgewicht bei gleichzeitig höheren Seilfestigkeiten und auch noch eine längere Lebensdauer besitzen. Solche hochfesten Faserseile können aus hochfesten Kunstfasern wie beispielsweise Aramidfasern, Aramid-/Kohlefasergemischen, hochmodularen Polyethylenfasern (HMPE), Flüssigkristallpolymer (Liquid Crystal Polymer/LCP)-Vektran- oder Poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole)-Fasern (PBO) bestehen oder zumindest derartige Fasern aufweisen. Durch die Gewichtsersparnis gegenüber Stahlseilen von bis zu 80% bei annähernd gleicher Bruchfestigkeit kann die Traglast bzw. die zulässige Hublast erhöht werden, da das für die Traglast zu berücksichtigende Eigengewicht des Seils deutlich geringer ist. Gerade bei Kranen mit großer Hubhöhe, oder in Auslegern oder Mastverstellwerken mit Flaschenzügen hoher Einscherungszahl kommen beträchtliche Seillängen und damit auch ein entsprechendes Seilgewicht zustande, so dass die durch hochfeste Faserseile mögliche Gewichtsreduzierung sehr vorteilhaft ist. Zusätzlich zum Gewichtsvorteil des Faserseils selbst kommt hinzu, dass die Verwendung von Faserseilen auch eine Gewichtsersparnis bei weiteren Komponenten ermöglicht. Beispielsweise kann der Lasthaken leichter ausgeführt werden, da zur Seilspannung eines Faserseils weniger Lasthakengewicht notwendig ist.
  • Zusätzlich zu den genannten Gewichtsvorteilen zeichnen sich Seiltriebe mit Kunstfaserseilen durch eine beträchtlich größere Lebensdauer, leichtes Hantieren und gute Biegsamkeit sowie die nicht mehr notwendige Seilschmierung aus. Insgesamt kann hierdurch eine größere Geräteverfügbarkeit erzielt werden.
  • Eine Schwierigkeit bei solchen hochfesten Faserseilen besteht jedoch darin, auf der Seiltrommel ein ordnungsgemäßes Aufwickeln zu erzielen. Hochfeste Faserseile besitzen nämlich an sich eine geringe Querdrucksteifigkeit, so dass sich hochfeste Faserseile in den Wickelgängen beim Aufwickeln auf die Seiltrommel im Querschnitt stärker verformen können. Hierdurch kann es beispielsweise dazu kommen, dass bei mehrlagiger Bewicklung der Trommel das Faserseil zwischen zwei Wickelgänge einer darunter liegenden Wickellage einschneidet, was zu erhöhtem Verschleiß und beim Abwickeln zu größeren Unregelmäßigkeiten in der Seilspannung führen kann. Zum anderen kann es dazu kommen, dass sich der Seilwickel über die Trommellänge ungleichmäßig aufbaut, beispielsweise zu einer Trommelbordscheibe hin mehrlagig auftürmt, bevor das Seil zur gegenüberliegenden Bordscheibe läuft und dort neue Lagen bildet. Dies kann zum einen daran liegen, dass das Seil aufgrund sich verformender Querschnitte zwischen zwei vorherige Wickellagen einschneidet, und zum anderen dazu führen, dass die Bordscheibe und auch die Seiltrommel ungleichmäßig und stärker als nötig belastet wird.
  • Um dieser Problematik zu begegnen, wurde bereits vorgeschlagen, Faserseile mit einem druckstabilen Mantel auszuführen, um dadurch die Eigenschaften der Faserseile in Querdruckrichtung des Stahlseiles anzunähern und somit ein störungsfreieres Aufwickeln auf eine Seiltrommel zu gewährleisten, wobei das an sich für Stahlseile bekannte Wickelsystem der Seilwinde mit einer Sonderverrillung für mehrlagiges Bewickeln vom Grundprinzip her unverändert bleiben kann. Die Ummantelung der Faserseile ist jedoch sehr aufwändig und teuer, zudem vergrößern sich die Seildurchmesser durch die Ummantelung. Insofern wäre es wünschenswert, das Wickelsystem der Seilwinde so weit zu verbessern, dass hochfeste Faserseile auch ohne druckstabilen Mantel oder allgemein Seile mit begrenzter Querdrucksteifigkeit sauber aufgewickelt werden können.
  • Um ein sauberes Wickelbild auf der Seiltrommel mit sich gleichmäßig aufbauenden Wickellagen zu erzielen, wird an sich eine Einlaufführung verwendet, die das aufzuwickelnde Seil hin und her gehend von rechts nach links über die Trommellänge führt. Solche bisweilen als Kompensatoren bezeichnete Einlaufführungen führen das Seil zwischen den Bordscheiben der Seilwinde üblicherweise mit einer von der Windengeschwindigkeit abhängigen Quergeschwindigkeit hin und her. Der Vorschub der Seilführung ist üblicherweise mechanisch mit der Drehung der Seilwinde kinematisch fest gekoppelt, so dass sich abhängig von der Trommeldrehung ein vorbestimmter Querverfahrweg der Einlaufführung ergibt.
  • Üblicherweise wird dabei die Einlaufführung quer verfahren. Es ist aber auch schon bekannt, die Relativbewegung zwischen Einlaufführung und Seiltrommel durch Verstellen der Seiltrommel in Richtung der Trommellängsachse zu erzielen, vgl. beispielsweise EP 28 07 108 B1 .
  • Aus der US 6,443,385 B1 ist ferner eine Wickeltrommel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, wobei mittels einer Fernsehkamera die Lage des Wickelguts beobachtet wird und die so erhaltenen Daten über die Bewickelung einer Recheneinheit zugeleitet werden, die eine Nachstellung veranlasst, um bei einer Abweichung der Scheitelpunkte der Wickellagen eine Nachstellung in radialer Richtung vorzusehen.
  • Ähnliche Spulen bzw. Trommeln mit Verstelleinrichtungen zum Kontrollieren des Wickelbilds sind aus den Schriften JP H01 203174 A und US 4,570,875 A bekannt. Weitere Seiltrommeln mit Kontrollmaßnahmen zum Kontrollieren des Wickelbilds sind aus den Schriften WO 2015/139842 A1 , CN 1586934 A , JP 2009 057 126 A , CN 101 832 760 B , JP 2003 121 376 A und GB 2 456 626 A bekannt.
  • Es wurde jedoch auch schon vorgeschlagen, die Einlaufführung nicht mechanisch fest an die Trommeldrehung anzukoppeln, sondern elektronisch zu steuern und an verschiedene Wickelbedingungen anzupassen. Beispielsweise beschreibt die AT 11687 U1 eine Seilwinde, deren Einlauf-Führungsschlitten durch einen Schlittenantrieb verstellt wird, der von einem Regler in Abhängigkeit des Einlaufwinkels des Seils so betätigt wird, dass der Einlaufwinkel des Seils auf die Trommel einen vorbestimmten Wert annimmt bzw. diesem möglichst nahekommt.
  • Die Schrift US 6811112 B1 beschreibt ferner eine Seilwinde, die für unterschiedliche Seildurchmesser verwendet werden soll und hierfür unterschiedlich Quergeschwindigkeiten der Einlaufführung vorsieht. Der Schlittenantrieb des Einlaufführungs-Schlittens wird dabei ebenfalls in Abhängigkeit von Seilwinkeln gesteuert, wobei hier einerseits ein Seilauslaufwinkel und ein Seileinlaufwinkel mechanisch abgetastet und zur Einstellung der Schlittengeschwindigkeit benutzt werden.
  • Durch solche steuer- bzw. regelbaren Einlaufführungen kann zwar der gewünschte Einlaufwinkel des aufzuwickelnden Seils eingehalten und an verschiedene Seildurchmesser bzw. Seiltypen angepasst werden. Bei hochfesten Faserseilen oder allgemein Seilen mit geringer Querdrucksteifigkeit kann es jedoch trotzdem zu den genannten Problemen und Wickelfehlern kommen, insbesondere zu dem genannten Einschneiden des Seils zwischen zwei darunter liegende Seilwickelgänge.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Seilwinde sowie eine verbesserte Hubvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Insbesondere soll auch bei Seilen mit geringer Querdrucksteifigkeit ein sauberes Aufwickeln erzielt werden, so dass auch hochfeste Faserseile ohne druckstabilen Mantel sauber aufgewickelt werden können.
  • Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Seilwinde nach Anspruch 1 sowie eine Hubvorrichtung nach Anspruch 15 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Ist-Zustand von Bordscheiben überwacht und erfasst, die die Seiltrommel rechts und links bzw. endseitig begrenzen bzw. den Wickelbereich auf der Seiltrommel seitlich begrenzen, so dass das Seil nur zwischen den beiden Bordscheiben auf die Seiltrommel aufwickelbar ist. Beim mehrlagigen Aufwickeln von Seilen werden die genannten beiden Bordscheiben in der Regel mit hohen Seitenkräften und die Seiltrommel durch den Seilstapel belastet. Durch die axiale, d.h. in Richtung der Trommellängsachse gehenden Belastung der End- bzw. Bordscheiben können die Bordscheiben eine elastische Verformung erfahren. Insbesondere können die Bordscheiben nach außen, d.h. vom Seilwickelbereich weg verformt werden. Eine Erfassungseinrichtung kann eine solche Verformung der Bordscheiben erfassen.
  • Erreicht die erfasste Bordscheibenverformung ein vorbestimmtes Maß oder übersteigt dieses, und/oder passt die erfasste Bordscheibenverformung nicht zum erfassten Wickellagenbild, kann die Steuereinrichtung beispielsweise die Verstellung der Einlaufführung verändern, beispielsweise dergestalt, dass die Einlaufführung das aufzuwickelnde Seil nicht mehr bis ganz an die Bordscheiben führt, sondern die Stellbewegung vorzeitig umkehrt. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung ein Warnsignal abgeben, wenn die Bordscheibenverformung ein vorbestimmtes Maß übersteigt oder nicht zum erfassten Wickellagenbild passt, da dies ein Indikator für eine Beschädigung der Bordscheibe und/oder der Wickeltrommel sein kann, beispielsweise für einen Riss im Bereich des Bordscheibenfußes.
  • Die erfasste Bordscheibenverformung kann mit einem absoluten Grenzwert verglichen werden, der eine maximal zulässige Bordscheibenverformung angibt. Dies kann beispielsweise eine Verschiebung und/oder absolute Position des außenumfangsseitigen Rands einer Bordscheibe in Richtung der Trommellängsachse sein. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch ein veränderlicher, zulässiger Schwellwert für die Bordscheibenverformung vorgegeben werden, der von der Bewickelung der Seiltrommel abhängt. Ist beispielsweise nur eine Wickellage auf der Seiltrommel, darf die Bordscheibe an sich noch keine signifikante Verformung zeigen, da es an Seitenkräften durch mehrere Wickellagen fehlt. Insofern kann der zulässige Schwellwert beispielsweise in Abhängigkeit der auf der Seiltrommel befindlichen, insbesondere im erfassten Wickelbild identifizierten Wickellagen unterschiedlich festgelegt werden. Dabei kann der zulässige Verformungswert mit zunehmenden Wickellagen zunehmend größer festgelegt werden.
  • Die genannten Bordscheiben können in an sich üblicher Weise eine im Wesentlichen radiale Erstreckung zur Seiltrommelachse besitzen und/oder im Wesentlichen sich unter einem rechten Winkel von der Seiltrommel erheben. Alternativ können die genannten Bordscheiben aber auch schräg angestellt und/oder sich gegenüber einer radialen Ebene geneigt erstrecken, beispielsweise im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Solche schräg angestellten Bordscheiben können insbesondere bei einem kreuzweisen Bewickeln der Seiltrommeln hilfreich sein.
  • Die Überwachung der Bordscheibenverformung kann unabhängig von einer radialen oder schräg angestellten Konturierung der Bordscheiben erfolgen und unabhängig von der zuvor erläuterten Einlaufführung für das aufzuwickelnde Seil und deren Verstellung hilfreich für die Überwachung eines sicheren Betriebs der Seilwinde sein.
  • Durch die verbesserte Überwachung des Wickelbilds bzw. der verbesserten Steuerung der Verstellung der Einlaufführung relativ zur Seiltrommel kann die Seiltrommel ggf. ohne eine Seilrillung ausgeführt werden. Grundsätzlich kann die Seiltrommel aber auch eine Verrillung aufweisen.
  • Es wird ferner vorgeschlagen, das Seil beim Wickeln und das sich auf der Trommel einstellende Wickelbild zu überwachen und in die Verstellung der Einlaufführung relativ zur Seiltrommel einzugreifen, wenn sich das Wickelbild durch variierende Strangzüge und damit einhergehende Seildurchmesserveränderungen verändert. Dabei ist eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Seils und eines Wickelbilds des auf der Seiltrommel aufgewickelten Seils vorgesehen und die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Einlaufführung relativ zur Seiltrommel in Abhängigkeit des erfassten Wickelbilds zu verstellen, wenn sich durch variierende Strangzüge Veränderungen im Seil und/oder im Wickelbild ergeben. Der Verstellung der Relativposition von Einlaufführung und Seiltrommel in Abhängigkeit des auf der Seiltrommel erfassten Wickelbilds liegt die Überlegung zugrunde, dass sich auch bei noch so exakter Einhaltung eines vorbestimmten Einlauf- bzw. Aufspulwinkels des Seils Wickelfehler ergeben können und nicht zwangsweise das erwünschte Wickelbild erzielt wird, wenn sich trotz desselben Seils, das immer wieder auf- und abgewickelt wird, aufgrund unterschiedliche Seilzüge beim Auf- und/oder Abwickeln Veränderungen relevanter Seilparameter ergeben, und Aufwickelfehlern besser begegnet werden kann, wenn tatsächlich das reale, sich auf der Trommel ergebende Wickelbild überwacht und nicht nur eine Einflussgröße wie der Einlaufwinkel des Seils gemessen wird.
  • Insbesondere kann die Erfassungseinrichtung den sich verändernden Seildurchmesser bzw. Seildurchmesserveränderungen erfassen und in Abhängigkeit solcher Seildurchmesserveränderungen, die durch den variierenden Seilzug beim Auf- und/oder Abwickeln entstehen können, die Steuerung bzw. Verstellung der Einlaufführung und deren Bewegung relativ zur Seiltrommel angepaßt werden, um ein sauberes Wickelbild zu erzielen. Das Ansteuern der Einlaufführung kann in Abhängigkeit des variierenden Seilzugs und/oder einer damit einhergehenden Veränderung eines Seilparameters wie des Seildurchmessers und/oder der Querelastizität oder der Längselastizität des Seils dynamisch angepasst werden. Wird beispielsweise der Seildurchmesser aufgrund zunehmenden Seilzugs dünner, kann beispielsweise die Verfahrgeschwindigkeit der Einlaufführung reduziert werden, um keine Spaltbildung zwischen den Seilgängen zu haben, oder gegebenenfalls auch erhöht werden, um über die Täler einer darunter befindlichen Wickellage schneller hinweg zu kommen.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann die Erfassungseinrichtung insbesondere die Hüllkontur des Seilwickels auf der Seiltrommel erfassen bzw. als Charakteristikum des Wickelbilds bestimmen, wobei die Steuereinrichtung dann die Querverstellung der Einlaufführung relativ zur Seiltrommel in Abhängigkeit der erfassten Hüllkurve vornehmen kann.
  • Die Hüllkontur des Seilwickels auf der Seiltrommel meint dabei die über die jeweils obersten Seilgänge gelegte Hüllkurve, wenn die Seiltrommel und der darauf befindliche Seilwickel in einer Querschnittsebene enthaltend die Trommellängsachse betrachtet wird. Ist die Seiltrommel einlagig und vollständig zwischen beiden Bordscheiben korrekt bewickelt, ist die genannte Hüllkontur beispielsweise eine Gerade, während bei zusätzlichem Aufwickeln einer zweiten Lage bis beispielsweise zur Trommelhälfte als Hüllkontur eine Treppenstufe bzw. Stufenkontur erhalten wird. Ergibt sich jedoch ein ungleichmäßiges Bewickeln mit beispielsweise drei oder vier Lagen an einer Bordscheibe, ein oder zwei Lagen in der Trommelmitte und fünf oder sechs Lagen zur anderen Bordscheibe hin, erhält die genannte Hüllkontur einen kurvigen Verlauf.
  • Dabei muss die genannte Hüllkontur nicht zwangsweise in einer Querschnittsebene erfasst bzw. bestimmt werden, sondern es können auch Hüllkonturen in mehreren Querschnittsebenen, die jeweils die Trommellängsachse enthalten und zueinander verdreht sein können, erfasst bzw. bestimmt werden, wobei dann als Hüllkontur beispielsweise ein Mittelwert der verschiedenen Hüllkurven in den verschiedenen Betrachtungsebenen zugrunde gelegt werden kann bzw. bestimmt werden kann. Insbesondere kann die genannte Hüllkurve auch im laufenden Wickelbetrieb, also bei rotierender Seiltrommel bestimmt werden, wobei sich die Hüllkurve in einer von der Erfassungseinrichtung überwachten Querschnittsebene laufend ändern kann, so dass die bestimmte Hüllkurve laufend nachkorrigiert werden kann, beispielsweise indem Änderungen im Signal der Erfassungseinrichtung inkremental nachgerechnet bzw. in die vorhandene Hüllkurve integriert werden.
  • Das Wickelbild des Seilwickels auf der Seiltrommel kann grundsätzlich in verschiedener Weise erfasst bzw. bestimmt werden, beispielsweise mittels einer Lichtschranke, die die von den Wickelgängen erzeugte Verschattung erfasst, wobei die Kontur der erfassten Verschattung als Hüllkontur bestimmt werden kann.
  • Insbesondere kann die Erfassungseinrichtung allerdings optische Bilderfassungsmittel zum Erfassen eines Bilds des Seilwickels auf der Seiltrommel und eine Bildauswerteeinrichtung zum Auswerten des erfassten Seilwickelbilds umfassen.
  • Die optischen Bilderfassungsmittel können insbesondere zumindest eine Kamera umfassen, die ein Kamerabild des Seilwickels bzw. des Wickelbilds auf der Seiltrommel bereitstellt, wobei die genannte Kamera ein kontinuierliches Bild oder ein Livebild auch bei laufender Seilwinde bereitstellen kann, welches dann von der Bildauswerteeinrichtung ausgewertet wird, insbesondere um die genannte Hüllkurve des Seilwickels auf der Seiltrommel zu bestimmen.
  • Alternativ oder zusätzlich zu einer Kamera kann die optische Bilderfassungseinrichtung aber auch eine andere optische Sensorik, insbesondere in Form zumindest eines bildgebenden Sensors aufweisen, um ein Bild des Seilwickels auf der Seiltrommel bereitzustellen, welches dann von der Bildauswerteeinrichtung ausgewertet wird.
  • Die Bildauswerteeinrichtung kann dabei grundsätzlich verschiedene Auswertungsmodi umfassen. Beispielsweise kann eine Pixelanalyse, eine Hell-Dunkel-Analyse, eine Graustufenanalyse und/oder eine Konturanalyse durchgeführt werden.
  • Beispielsweise kann die Bildauswerteeinrichtung Konturauswertemittel aufweisen, die im Kamera- und/oder Sensorbild sichtbare Konturen bestimmen und aus der Lage der Konturen die Hüllkontur des Seilwickels bestimmen können.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Bildauswerteeinrichtung auch FarbflächenanteilAuswertemittel umfassen, um im erfassten Bild den Flächenanteil einer jeweiligen Farbe bestimmen und hieraus das Wickelbild des aufgewickelten Seils, insbesondere Seilgangverläufe und/oder Seilgangkreuzungen und/oder Seilgangabstände und/oder die Hüllkontur des Seilwickels bestimmen zu können.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Bildauswerteeinrichtung auch Graustufen-Auswertemittel aufweisen, um im Bild sichtbare Graustufen zu ermitteln und hieraus die genannten Parameter des Wickelbilds, insbesondere die Hüllkurve des Seilwickels zu bestimmen. Insbesondere kann die Bildauswerteeinrichtung auch Seildurchmesser-Bestimmungsmittel umfassen, um einen sich verändernden Seildurchmesser bzw. Seildurchmesserveränderungen erfassen zu können, um solche Durchmesserveränderungen bei der Ansteuerung der Einlaufführung berücksichtigen zu können.
  • Die Steuervorrichtung kann die Verstellung der Einlaufführung in verschiedener Weise verstellen, je nachdem, welches Wickelbild und/oder welche Hüllkontur gewünscht ist und wie das erfasste, tatsächliche Wickelbild bzw. die erfasste Hüllkontur aussieht. Um größere Aufwickelfehler zu vermeiden, kann die Steuereinrichtung eine Vergleichseinrichtung aufweisen, die das erfasste Wickelbild mit einem vorgegebenen Soll-Wickelbild vergleicht und die Einlaufführung in Abhängigkeit des Vergleichs so ansteuert, dass Abweichungen zwischen dem erfassten Wickelbild und dem Soll-Wickelbild möglichst gering werden. Insbesondere kann die genannte Vergleichseinrichtung die bestimmte Hüllkurve des Seilwickels auf der Trommel mit einer Soll-Hüllkontur vergleichen und den Verstellantrieb der Einlaufführung so ansteuern, dass die erfasste Hüllkontur möglichst nahe an die vorgegebene Sollkontur angeglichen wird. Wird beispielsweise in einem Abschnitt der Seiltrommel eine Delle in der Hüllkontur erfasst, die einen oder mehrere fehlende Seilgänge impliziert, kann die Einlaufführung so verstellt werden, dass das Seil in dem Bereich der genannten Delle auf die Trommel läuft, um die Delle aufzufüllen. Wird umgekehrt ein Wickelberg, d.h. im Vergleich zur Wickelhöhe vorspringende Beule in der Hüllkontur erfasst, kann der Trommelbereich, in dem der besagte Wickelberg auftritt, beim Bewickeln ausgespart werden, um zunächst die übrigen Trommelabschnitte stärker zu bewickeln.
  • Alternativ oder zusätzlich zu einem solchen Abgleich der erfassten Hüllkontur mit einer Soll-Hüllkontur kann aber auch das Wickelbild auf den Verlauf der Wicklungsgänge auf der Trommel untersucht und mit einem Soll-Wickelgangbild verglichen werden. Beispielsweise kann ein vorgegebenes Soll-Wickelbild ein kreuzweises Bewickeln der Trommel vorsehen, bei dem die Seilwicklungen aufeinander liegender Wickellagen nicht parallel nebeneinander verlaufen, sondern die Seilgänge einer darüber liegenden Wickellage die Wickelgänge der darunter liegenden Wickellage kreuzen. Die vorgenannte Vergleichseinrichtung kann den im erfassten Wickelbild bestimmten Verlauf der Seilgänge mit dem gewünschten, kreuzweisen Soll-Wickelgang abgleichen und die Einlaufführung entsprechend verstellen, um den gewünschten kreuzweisen Wickelgang zu erzielen.
  • Die vorgegebene Soll-Hüllkontur oder das vorgebbare Soll-Wickelbild können beispielsweise in einem Speicher abgespeichert sein, um für den Vergleich ausgelesen werden zu können. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung bzw. die genannte Vergleichseinrichtung die jeweilige Soll-Hüllkontur bzw. das Soll-Wickelbild dynamisch an den Fortgang des Aufwickelprozesses anpassen, was beispielsweise iterativ erfolgen kann, indem eine Ausgangs-Sollhüllkontur oder ein Ausgangs-Sollwickelbild sukzessive an das Fortschreiten des Wickelprozesses angepasst wird, beispielsweise in Abhängigkeit der hinzukommenden Wickelgänge und/oder hinzukommenden Wickellagen. Beispielsweise kann in dem jeweils erfassten Wickellagenbild bzw. anhand der erfassten Hüllkontur die Zahl der Wickellagen und/oder die Zahl der Wickelgänge bestimmt werden, um jeweils die gespeicherten Sollbilder anzupassen. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch die Umdrehungszahl der Seiltrommel erfasst und hieraus bestimmt werden, wieviel Wickellagen und/oder Seilgänge auf der Trommel aufgewickelt sind bzw. sein müssen, um dementsprechend die vorgegebenen Sollbilder der Hüllkontur bzw. des Wickelbilds anzupassen.
  • Die genannte Umdrehungszahl der Seiltrommel kann ebenfalls über die Bilderfassungseinrichtung erfasst werden. Beispielsweise kann das Seil Markierungen umfassen, die die Bilderfassungseinrichtung erfasst, beispielsweise wenn die jeweiligen Markierungen an der Kamera vorbeilaufen. Die Bildauswerteeinrichtung kann anhand der Anzahl und/oder bei verschiedenen Markierungen anhand der jeweils vorbeilaufenden Markierung bestimmen, welche Seillänge auf- und/oder abgewickelt ist bzw. wie viele Seillagen auf der Seiltrommel aufgewickelt sind. Anhand der Geschwindigkeit der vorbeilaufenden Markierungen und/oder anhand der zwischen zwei Markierungen verstreichenden Zeitspanne kann die Bilderfassungseinrichtung auch die Drehzahl der Seiltrommel bestimmen, insbesondere beispielsweise eine Überdrehzahl.
  • Vorteilhafterweise kann die Steuervorrichtung das erfasste Wickelbild und/oder die erfasste Hüllkontur des Seilwickels nicht nur zur Ansteuerung der genannten Einlaufführung verwenden, sondern auch einer Betriebsüberwachung zugrunde legen, die bei Bedarf bzw. bei drohender Gefahr ein Warnsignal bereitstellt und/oder den Windenbetrieb automatisch einstellt und/oder geeignete Gegenmaßnahmen, beispielsweise ein Wiederabspulen des Seils veranlasst. Wird beispielsweise trotz der vorbeschriebenen Nachregelung der Seilwickel-Hüllkontur durch entsprechendes Verstellen der Einlaufführung die Ausbildung eines Wickelbergs oder ein übermäßiges Einschneiden des Seils zwischen zwei darunter liegende Seilwickelgänge festgestellt, insbesondere in dem erfassten Wickelbild von der Bildauswerteeinrichtung identifiziert, kann die Steuereinrichtung das genannte Warnsignal abgeben bzw. den Windenbetrieb stoppen oder ein Abwickeln veranlassen.
  • Vorteilhafterweise kann die Überwachung des Wickelbilds auf der Seiltrommel durch die Erfassungseinrichtung auch dazu verwendet werden, relevante Seilparameter des aufzuwickelnden Seils zu bestimmen, beispielsweise dessen Ablegereife und/oder dessen Seildurchmesser und/oder dessen Seildehnung. Insbesondere können in dem von den optischen Bilderfassungsmitteln erfassten Wickelbild Fehlstellen bzw. Verschleißstellen am Seil identifiziert werden, beispielsweise indem die Bildauswerteeinrichtung in dem erfassten Bild Aufspleißungen des Seilmantels und/oder Farbveränderungen am Seilmantel erkennt, die sich beispielsweise dann einstellen können, wenn eine Mantelschicht verschleißt und eine darunter liegende, andersfarbige Seilschicht bzw. Seillitze sichtbar wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Bildauswerteeinrichtung eine Seildurchmesser-Bestimmungseinrichtung umfassen, um den Seildurchmesser des auf die Trommel aufzuwickelnden Seils zu bestimmen. Auf Basis des bestimmten Seildurchmessers kann die Steuereinrichtung auf den Verschleißzustand des Seils schließen, insbesondere dann, wenn eine Durchmesserverkleinerung ein vorbestimmtes Maß übersteigt.
  • Insbesondere kann die Steuereinrichtung aber auch die Ansteuerung der Einlaufführung in Abhängigkeit erfasster Durchmesserveränderungen des auf- oder abzuwickelnden Seils anpassen, beispielsweise die Verstellgeschwindigkeit erhöhen oder erniedrigen, wenn der Seildurchmesser zunimmt oder abnimmt.
  • Beispielsweise kann ein Seildurchmesser in einfacher Weise anhand einer Seildurchmessermarkierung bestimmt werden, die in einem das Seil wiedergebenden Bild von den Bildauswertemitteln bestimmt werden kann. Beispielsweise kann der Seildurchmesser farblich markiert sein, beispielsweise dergestalt, dass eine Außenlage anders eingefärbt ist als eine weiter innen bzw. darunter befindliche Seillage. Wird die Farbe einer inneren Lage erkannt, kann ein Unterschreiten des zulässigen Mindestseildurchmessers angenommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Seildurchmesser aber auch anhand des Abstands der Randkonturen des Seils bestimmt bzw. in einem das Seil wiedergebenden Bild gemessen werden, insbesondere wenn eine Beabstandung der Kamera vom Seil und/oder eine Brennweite bekannt sind und/oder ein Maßstabs- und/oder Längenindikator im Bild eingeblendet sind.
  • Vorteilhafterweise sind die Erfassungseinrichtung und die Steuereinrichtung kontinuierlich und/oder online arbeitend ausgebildet, um das Wickelbild und/oder die genannten weiteren Seilparameter laufend zu erfassen und auszuwerten und die entsprechenden, genannten Steuerungsmaßnahmen zu ergreifen. Die Messdatenerfassung und deren Auswertung kann insbesondere bei laufendem Seil erfolgen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Bildauswerteeinrichtung Seillängen-Bestimmungsmittel umfassen, die die auf die Seiltrommel aufgewickelte Seillänge und/oder die davon abgespulte Seillänge bestimmen können. Beispielsweise können an dem Seil in vorbestimmten Abstand voneinander angebrachte Markierungen vorgesehen sein, beispielsweise in Form von farblich vorbestimmten und/oder geometrisch vorbestimmten Seilmantelabschnitten, so dass die Bildauswerteeinrichtung in dem erfassten Wickelbild und/oder Seilbild des einlaufenden Seils die farblich und/oder geometrisch identifizierbaren Markierungen bestimmen kann. Gegebenenfalls in Verbindung mit dem Signal eines Windendrehgebers, der die Umdrehungen der Seiltrommeln aufzeichnet bzw. angibt, kann die Bildauswerteeinrichtung und/oder die Steuereinrichtung bestimmen, wie viele Wickelgänge und/oder Wickellagen auf der Trommel sein müssten und/oder in welcher Weise ein Soll-Wickelbild und/oder eine Soll-Hüllkontur aussehen muss.
  • Alternativ oder zusätzlich kann nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung auch die Temperatur des auf die Seiltrommel aufzuwickelnden Seils erfasst bzw. bestimmt werden. Die Temperaturerfassungseinrichtung kann dabei in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung berührungslos arbeitende Temperaturbestimmungsmittel aufweisen, mittels derer die Seiltemperatur berührungslos gemessen bzw. bestimmt werden kann.
  • Insbesondere können solche Seiltemperaturerfassungsmittel in die zuvor genannte Kamera integriert sein und/oder eine Wärmebildkamera aufweisen, die auf den Wickelbereich der Seiltrommel oder das aufzuwickelnde Seil gerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich können aber auch andere Temperaturbestimmungsmittel wie beispielsweise eine Infrarot-Messsensorik und/oder eine Pyrometer-Messeinrichtung Verwendung finden, wobei die genannten Temperaturbestimmungsmittel unabhängig hiervon in die Kamera integriert oder auch separat angeordnet sein können, vorzugsweise derart, dass die Temperaturbestimmungsmittel den Seilwickel beobachten bzw. die Temperatur des auf die Seiltrommel aufgewickelten Seils bestimmen.
  • Insbesondere bei hochfesten Faserseilen hat ein Überschreiten einer Temperaturschwelle einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Seillebensdauer, wobei beispielsweise bereits bei 50° C oder mehr Seiltemperatur eine spürbare Verringerung der Restlebensdauer eintreten kann.
  • Den genannten Seiltemperaturbestimmungsmitteln kann eine elektronische Auswerteeinrichtung zugeordnet sein, die anhand der bestimmten Seiltemperatur eine Restlebensdauer des Seils bestimmt bzw. eine verbleibende Restlebensdauer verändert, insbesondere dann, wenn eine vorbestimmte Temperaturschwelle überschritten wird. Hierbei kann die genannte Auswerteeinrichtung auch berücksichtigen, wie lange und/oder wie oft die genannte Temperaturschwelle überschritten wird und/oder um welchen Betrag die Temperaturschwelle überschritten wird. Gegebenenfalls kann die Auswerteeinrichtung mit mehreren Schwellwerten arbeiten, um bei verschieden hohen Seiltemperaturen verschieden starke Einflüsse auf die Restlebensdauer anzunehmen.
  • Alternativ oder zusätzlich zu einer Bestimmung der Veränderung der Restlebensdauer kann die elektronische Auswerteeinrichtung anhand des bestimmten Seiltemperatursignals aber auch ein Warnsignal an den Maschinenführer abgeben und/oder ein anderes Steuersignal bereitstellen. Die Überwachung der Seiltemperatur kann einen sicheren Seilwindenbetrieb auch unabhängig von der zuvor erläuterten Einlaufführung für das Seil und deren Verstellung erreichen bzw. zumindest unterstützen. Bei Integration der Temperaturbestimmungsmittel in die das Wickelbild überwachenden Kameras kann nicht nur die kombinatorische Wirkung der genannten Überwachungsfunktionen erzielt, sondern auch eine besonders kompakte, kleinbauende Bauweise und eine Doppelfunktion der Kamera erreicht werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1:
    eine Hubvorrichtung in Form eines Krans, von dessen Ausleger ein Hubseil abläuft, das auf eine Seilwinde aufwickelbar ist,
    Fig. 2:
    eine Darstellung der Seilwinde der Hubvorrichtung aus Fig. 1, wobei die Teilansicht (a) eine Draufsicht und die Teilansicht (b) eine Seitenansicht der Hubwinde zeigt, wobei auf der Seiltrommel ein ungleichmäßiger Seilwickel mit einer entsprechend kurvigen Hüllkurve gezeigt ist, wie sie bei einer mangelnden Ausregelung der Verstellung der Einlaufführung entstehen kann,
    Fig. 3:
    eine Draufsicht auf die Seiltrommel aus Fig. 2, wobei ein gleichmäßiger Seilwickel mit einer stufigen Hüllkontur bei erfolgter Ausregelung der Verstellung der Einlaufführung dargestellt ist, und
    Fig. 4:
    eine Draufsicht auf eine Seilwinde ähnlich Fig. 2, wobei die Seilwinde schräg angestellte Bordscheiben besitzt, um ein kreuzweises Bewickeln der Trommel zu vereinfachen.
  • Wie Fig. 1 zeigt, kann die Seilwinde 5 in einer Hubvorrichtung 1 eingesetzt sein, die als Kran beispielsweise in Form eines Turmdrehkrans ausgebildet sein kann.
  • Unabhängig hiervon dient die Seilwinde 5 dem Aufwickeln eines Seils 6, das bei Einsatz der Seilwinde 5 in der Hubvorrichtung 1 deren Hubseil sein kann. Ist die Hubvorrichtung 1 als Kran ausgebildet, kann das Seil 6 beispielsweise von einem Ausleger 2 ablaufen und einen Lasthaken tragen, der durch Einholen bzw. Abspulen des Seils 6 angehoben und abgesenkt werden kann. Unabhängig hiervon kann die Seilwinde 5 beispielsweise an einem Gegenausleger 3 des Krans oder einer Drehbühne 4 angeordnet sein, die den Ausleger 2 direkt oder einen Turm, an dem der Ausleger 2 angelenkt sein kann, tragen kann.
  • Das genannte Seil 6 kann insbesondere ein hochfestes Faserseil der eingangs beschriebenen Art oder ein anderes Seil sein, welches eine begrenzte Druckverformungssteifigkeit besitzt. Grundsätzlich kann die Seilwinde 5 aber auch zum Aufwickeln von herkömmlichen Stahlseilen Verwendung finden.
  • Wie die Figuren 2-4 zeigen, umfasst die Seilwinde 5 eine Seiltrommel 7, die einen im Wesentlichen zylindrischen Trommelmantel 8 besitzen kann. Außenumfangsseitig kann der Trommelmantel 8 glatt, d.h. ohne Seilrillung ausgebildet sein, wobei aber auch eine Verrillung vorgesehen sein könnte.
  • Rechts und links bzw. an den stirnseitigen Endabschnitten der Seiltrommel 7 können Bordscheiben 9 angeordnet sein, die den Seilwickelbereich zusammen mit dem Trommelmantel 8 begrenzen. Die genannten Bordscheiben 9 springen quer zur Trommellängsachse 10 nach außen über den Trommelmantel 8 vor, wobei sich die Bordscheiben 9 im Wesentlichen radial bzw. senkrecht zur Trommellängsachse 10 erstrecken können, wie dies die Figuren 2 und 3 zeigen. Alternativ kann es auch vorteilhaft sein, geneigte Bordscheiben 9 zu verwenden, die sich zu Ebenen senkrecht zur Trommellängsachse 10 spitzwinklig geneigt erstrecken können. Insbesondere können die genannten Bordscheiben 9, wie dies Fig. 4 zeigt, voneinander weg geneigt erstrecken, so dass die dem Wickelbereich zugewandten Seiten der Bordscheiben 9 V-förmig angestellt sind. Mit anderen Worten können die Bordscheiben 9 derart geneigt sein, dass der Abstand der Bordscheiben 9 voneinander, gemessen in Richtung der Trommellängsachse 10, mit zunehmender Entfernung vom Trommelmantel 8 größer wird. Unabhängig von der Neigung der Bordscheiben 9 kann deren Innenkontur in einem Querschnitt der Seilwinde betrachtet geradeaus gebildet sein, vgl. Figuren 2, 3 und 4.
  • Solche geneigten bzw. schräg ausgeführten Endscheiben können insbesondere ein kreuzweises Wickeln erleichtern.
  • Die Seiltrommel 7 kann von einem Windenantrieb 11 rotatorisch angetrieben werden, wobei der genannten Windenantrieb 11 beispielsweise einen Hydraulikmotor oder einen Elektromotor aufweisen kann, dessen Antriebsbewegung direkt oder über ein Windengetriebe 12 auf die Seiltrommel 7 übertragen werden kann. Der Windenantrieb 11 und/oder das Windengetriebe 12 können teilweise oder vollständig im Inneren der Seiltrommel 7 versenkt angeordnet sein.
  • Das auf die Seiltrommel 7 aufzuwickelnde Seil 6 wird mittels einer Einlaufführung 13 beim Aufwickeln geführt. Die genannten Einlaufführung 13 kann beispielsweise zwei Führungsrollen umfassen, zwischen denen das Seil 6 hindurchläuft, oder auch eine Gleitführungsöse umfassen, die das Seil führt. Die genannte Einlaufführung 13 führt das Seil quer zur Seillängsrichtung insbesondere in einer Richtung zumindest näherungsweise parallel zur Trommellängsachse 10.
  • Die Einlaufführung 13 ist dabei quer zur Seillängsrichtung verstellbar, insbesondere kann die Verstellrichtung der Einlaufführung 13 zumindest näherungsweise parallel zur Trommellängsachse 10 sein.
  • Die Verstellvorrichtung für die Einlaufführung 13 kann eine Spindel oder eine Schlittenführung oder eine ähnliche Linearführung aufweisen, so dass die Einlaufführung 13 näherungsweise parallel zur Trommellängsachse 10 verstellbar ist.
  • Ein Verstellantrieb 14 zum Verstellen der Einlaufführung 13 relativ zur Seiltrommel 7 kann beispielsweise einen Elektro- oder Hydromotor 15 aufweisen, der eine Antriebsspindel rotatorisch antreibt. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch beispielsweise ein Druckmittelzylinder zum Verstellen der Einlaufführung 13 vorgesehen sein.
  • Der Verstellantrieb 14 wird von einer elektronischen Steuervorrichtung 15 angesteuert, die die Drehzahl und/oder Drehgeschwindigkeit der Seiltrommel 7 für die Verstellung der Einlaufführung 13 berücksichtigen kann. Die genannte Drehzahl und/oder Drehstellung und/oder Drehgeschwindigkeit der Seiltrommel 7 kann durch einen Windendrehgeber 16 oder eine andere Dreherfassungsvorrichtung erfasst und an die Steuervorrichtung 15 gemeldet werden.
  • Wie die Figuren 2-4 zeigen, ist ferner eine Erfassungseinrichtung 17 vorgesehen, die das Wickelbild des Seilwickels 18 auf der Seiltrommel 7 erfasst, so dass die Steuervorrichtung 15 die Verstellung der Einlaufführung 13 an das sich einstellende Wickelbild anpassen kann.
  • Die genannte Erfassungseinrichtung 17 kann zumindest eine Kamera 19 und/oder zumindest einen bildgebenden Sensor und/oder allgemein eine optische Bilderfassungseinrichtung 20 aufweisen, die die Seiltrommel 7, insbesondere deren Wickelbereich beobachtet und ein Bild des sich auf der Seiltrommel 7 aufwickelnden Seils 6 bereitstellt. Gegebenenfalls kann die Bilderfassungseinrichtung 20 auch mehrere Kameras 19 und/oder mehrere bildgebende Sensoren aufweisen, die verschiedene Abschnitte bzw. verschiedene Sektoren der Seiltrommel 7 beobachten, beispielsweise gegenüberliegende Sektoren oder vier Quadranten der Seiltrommel 7.
  • Die Bilderfassungseinrichtung 20 überwacht die Seiltrommel 7, insbesondere deren Seilwickel 18 und/oder das Seil 6 auch während des laufenden Wickelbetriebs, wobei kontinuierlich oder zumindest zyklisch Bilder des Seilwickels bereitgestellt werden können. Insbesondere kann ein Livebild an die Steuervorrichtung 15 und/oder eine Bildauswerteeinrichtung 21 übermittelt werden.
  • Die genannte Bildauswerteeinrichtung 21 analysiert das von der Bilderfassungseinrichtung 20 übermittelte Bild, wobei zumindest ein Charakteristikum des Wickellagenbilds bestimmt werden kann. Insbesondere kann die genannte Bildauswerteeinrichtung 21 die Hüllkontur 22 des Seilwickels 18 auf der Seiltrommel 7 bestimmen. Wie Fig. 2 zeigt, kann die genannte Hüllkontur 22 einen kurvenförmigen oder schlangenförmigen oder zumindest teilweise gekrümmten, beispielsweise eingedellten oder ausgebeulten Verlauf besitzen, insbesondere wenn die Verstellung der Einlaufführung 13 nicht so gesteuert und/oder ausgeregelt wird, um die sich einstellende Hüllkontur an eine vorgebbare Soll-Hüllkontur anzupassen. Die genannte Soll-Hüllkontur kann insbesondere im Wesentlichen zylindrisch bzw. im Querschnitt betrachtet gerade oder abgestuft ausgebildet sein, insbesondere mit längeren geraden, näherungsweise zur Trommellängsachse 10 parallelen Konturabschnitten, wie dies die Figuren 3 und 4 zeigen. Vorteilhafterweise können lediglich im Übergangsbereich zwischen einer geringerlagigen Bewicklung und einer mehrlagigen Bewicklung eine Stufe in der Hüllkontur, ansonsten aber näherungsweise im Schnitt betrachtet gerade Konturabschnitte vorgesehen sein.
  • Die genannte Hüllkontur 22 kann von der Bildauswerteeinrichtung 21 grundsätzlich durch Verbinden der radial äußersten Seiloberflächenabschnitte bestimmt werden, wobei ein hierdurch entstehendes Polygonzugprofil ggf. gerundet werden kann, wie dies Fig. 2 verdeutlicht.
  • Wie eingangs erläutert, kann die genannte Bildauswerteeinrichtung 21 Pixel analysieren und/oder Pixelmuster auswerten, Konturverläufe identifizieren und/oder bestimmen, Graustufen- und/oder Hell-Dunkel-Muster identifizieren oder auswerten, Farben identifizieren und/oder Farbabweichungen und/oder -verläufe bestimmten und/oder Farbflächenanteile im erfassten Bild bestimmen.
  • Insbesondere kann die Bildauswerteeinrichtung 21 Konturauswertemittel 21a umfassen, die die genannte Hüllkontur 22 und ggf. auch den Verlauf der Seilgänge auf der Seiltrommel 7 bestimmen können.
  • Ferner kann die Bildauswerteeinrichtung 21 Farbmusterauswertemittel 21b umfassen, die Farbmuster im erfassten Bild bestimmen und hieraus die Hüllkontur 22 ermitteln und/oder farbige Markierungen am Seil 6 identifizieren können.
  • Weiterhin kann die genannte Bildauswerteeinrichtung 21 auch Farbflächenanteilauswertemittel 21c umfassen, die Farbflächenanteile im erfassten Bild bestimmen und hieraus ggf. die Hüllkontur 22 und/oder die Anzahl der Wickellagen bestimmen können.
  • Ferner kann die Bildauswerteeinrichtung 21 Seillängen-Bestimmungsmittel 21d umfassen, die eine Länge des auf die Seiltrommel 7 aufgespulten Seils 6 und/oder die Länge des davon abgespulten Seils bestimmen können, beispielsweise anhand von farbigen und/oder graustufencharakteristischen und/oder geometrischen Markierungen am Seil 6, die am Seil 6 in vorbestimmten Abständen angebracht und/oder darin eingearbeitet sein können. Die genannten Seillängenbestimmungsmittel 21d können in dem laufenden Seil an der Bilderfassungseinrichtung 20 vorbeilaufende Markierungen identifizieren und anhand deren Anzahl die aufgespulte Seillänge bestimmen.
  • Ferner kann die Bildauswerteeinrichtung 21 Durchmesserbestimmungsmittel 21e aufweisen, um den Seildurchmesser des Seils 6 zu bestimmen, insbesondere eines auf die Seiltrommel 7 aufzuwickelnden Seilabschnitts. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Seildurchmesser eines bereits aufgewickelten Seilabschnitts bestimmt werden.
  • Die Steuervorrichtung 15 kann den Verstellantrieb 14 der Einlaufführung 13 in Abhängigkeit des erfassten Wickellagenbilds variabel steuern. Insbesondere kann eine Vergleichseinrichtung 23 die von der Erfassungseinrichtung 17 erfasste bzw. bestimmte Hüllkontur 22 des Seilwickels 18 mit einer vorbestimmten Sollhüllkontur vergleichen, wobei die Stellvorrichtung 15 anhand festgestellter Abweichungen zwischen Ist-Hüllkontur 22 und Soll-Hüllkontur die Einlaufführung 13 verstellen kann, um das Ist-Wickelbild möglichst nahe an das Soll-Wickelbild anzugleichen bzw. die Ist-Hüllkontur möglichst nahe an die Soll-Hüllkontur anzupassen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung 15 die Einlaufführung 13 derart verstellen, dass die Seiltrommel 7 kreuzweise bewickelt wird und ein gewünschtes, kreuzweises Soll-Wickellagenbild möglichst eingehalten wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung 15 ein Warnsignal und/oder ein Ablegereifesignal und/oder ein Steuersignal abgeben, wenn die Bildauswerteeinrichtung 21 in der eingangs schon erläuterten Weise eine vorbestimmte Veränderung des erfassten bzw. bestimmten Seildurchmessers bestimmt und/oder vorbestimmte Abweichungen zwischen der erfassten bzw. ermittelten Seillänge des auf die Seiltrommel 7 aufgewickelten Seils und der vom Windendrehgeber 16 festgestellten Drehgeschwindigkeit und/oder Drehzahl und/oder Drehstellung der Seiltrommel 7 auftreten.
  • Insbesondere kann die Steuervorrichtung 15 dazu ausgebildet sein, die Ansteuerung der Einlaufführung 13 in Abhängigkeit einer erfassten Seildurchmesserveränderung dynamisch anzupassen, insbesondere die Verstellgeschwindigkeit der Einlaufführung 13 zu erhöhen oder zu erniedrigen, wenn sich der Seildurchmesser beispielsweise durch Variieren der Seilzugkräfte verkleinert oder vergrößert. Eine solche Anpassung kann insbesondere online während des Aufwickelns und/oder während des Abwickelns des Seil erfolgen.
  • Ferner kann die Bilderfassungseinrichtung 20 auch dazu dienen, eine Verformung der Bordscheiben 9 zu überwachen. Insbesondere kann die Bildauswerteeinrichtung 21 Bordscheibenverformungs-Bestimmungsmittel 21f umfassen, die das erfasste Bild der Seiltrommel 7 auf eine Verformung der Bordscheiben 9 auswertet, insbesondere ob und wie weit sich die Bordscheiben 9, beispielsweise deren außenumfangsseitigen Randabschnitte in Richtung der Trommellängsachse 10 verbiegen. Beispielsweise kann in dem Kamerabild der Seiltrommel 7, das durch die Kamera 19 bereitgestellt wird, der Abstand zwischen den Bordscheiben 9 bestimmt werden, welcher als Maß für die Verformung der Bordscheiben 9 angenommen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Abstand einer jeden Bordscheibe 9 einzeln von einer Trommelmitte bestimmt und als Maß für die Bordscheibenverformung genommen werden. Hierdurch können Effekte ausgeblendet werden, die beispielsweise bei einer Verformung beider Bordscheiben zur gleichen Richtung die tatsächliche Erfassung verfälschen können.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann eine Temperaturbestimmungseinrichtung die Seiltemperatur des auf die Seiltrommel 7 aufzuwickelnden Seils 6 bestimmen, wobei die genannte Temperaturbestimmungseinrichtung vorteilhafterweise in die genannte Kamera 19 integriert sein und/oder mit der genannten Kamera 19 zu einer Erfassungsbaugruppe bzw. -einheit zusammengefasst sein kann. Die genannte Temperaturbestimmungseinrichtung kann unabhängig hiervon dazu ausgebildet sein, das auf die Seiltrommel 7 auflaufende Seil und/oder den sich dort bildenden Seilwickel zu beobachten.
  • Die genannte Temperaturbestimmungseinrichtung umfasst vorteilhafterweise berührungslos arbeitende Temperaturbestimmungsmittel, beispielsweise in Form eines Infrarot-Temperatursensors und/oder einer Wärmebildkamera, deren Bild von einer Bildauswerteeinrichtung ausgewertet werden kann, um die Seiltemperatur zu bestimmen.
  • Eine elektronische Auswerteeinrichtung, die beispielsweise in die elektronische Steuervorrichtung 15 integriert sein kann, kann anhand der bestimmten Seiltemperatur eine verbleibende Restlebensdauer des Seils bestimmen bzw. verändern und/oder dessen Ablegereife bestimmen, wobei hierfür auch andere Parameter in Betracht gezogen werden können, wie zuvor bereits erläutert.
  • Wie aus den obigen Erläuterungen ersichtlich, können durch die Vorschubregelung bzw. -steuerung an der Einlaufführung mit einem optischen Kamera- bzw. Bilderfassungssystem beträchtliche Vorteile erreicht werden, die insbesondere folgende Aspekte umfassen:
    • Erfassung des Wickelbildes und Regelung der Seilführungseinrichtung (der Wickelvorgang kann hier nicht nur, wie bekannt, Seillage neben Seillage erfolgen, sondern auch kreuzweise stattfinden, je nach Ausführung des Seiles).
    • Um das kreuzweise Wickeln einfacher zu ermöglichen, können die Endscheiben auch schräg ausgeführt werden, vgl. bspw. Figur 3.
    • Vorgabe einer Hüllgeometrie als Sollgeometrie und Nachregelung der Seilführungseinrichtung.
    • Vermessen des Seildurchmessers, um Rückschlüsse auf den Verschleißzustand des Seiles zu erhalten.
    • Bei farblich markierten Mindestseildurchmesser kann eine Ausgabe einer Warnung erfolgen, oder bei kontinuierlicher Farbmarkierung kann eine Ausgabe einer Restlebensdauer des Seiles erfolgen.
    • Bei farblich oder geometrisch markierten Abstandskennzeichnungen in Längsrichtung des Seiles kann die Durchführung einer Längenmessung des auf- bzw. abgewickelten Seiles erfolgen.
    • Erfassen der Endscheibenverformungen erlaubt Rückschlüsse auf sich anbahnende Defekte in den Endscheiben oder in der Trommel des Seiltriebes; bei der Endscheibenverformung ist auch gleichzeitig die Seiltrommel im Kraftfluss.
    • Ferner kann die Seiltrommel ohne Verrillung ausgeführt werden oder diese gänzlich neu aufgesetzt werden, entsprechend den Seilsteifigkeiten.
    • Bei Entfall der Verrillung oder Vereinfachung der Seiltrommelverrillung gehen Fertigungsvorteile einher.
    • Die Standzeit des Seiles kann gegenüber einem ungeführten Spulsystem wesentlich erhöht werden.
    • Bis zum Beginn der Ablegereife des Seiles wird dieses kontinuierlich überwacht.
    • Mit dem Kamerasystem kann noch eine in die Kamera integrierte Temperaturerfassung für das Seil erfolgen. Die Wichtigkeit der Temperaturerfassung erklärt sich damit, dass Faserseile bei einem Überschreiten einer Temperaturschwelle, einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Seillebensdauer darstellen. Dieser Einfluss stellt sich je nach Zusammensetzung der Seilkonfiguration bereits ab 50°C ein und nimmt natürlich mit steigender Temperatur zu.

Claims (15)

  1. Seilwinde, insbesondere Hubwerkswinde einer Hubvorrichtung (1), zum Auf- und Abwickeln eines Seils (6) , mit einer Seiltrommel (7), einer Einlaufführung (13) zum Führen des auf die Seiltrommel (7) auf- und abzuwickelnden Seils (6), einem Stellantrieb (14) zum Verstellen der Einlaufführung (13) relativ zu der Seiltrommel (7), und einer Steuervorrichtung (15) zum Steuern des Stellantriebs (14), dadurch gekennzeichnet, dass Bildauswertemittel zum Bestimmen einer Verformung von Bordscheiben (9), die zusammen mit einem Trommelmantel (8) einen Wickelbereich der Seiltrommel (7) begrenzen und über den genannten Trommelmantel (8) vorspringen, aus einem erfassten Bild der Seiltrommel (7) vorgesehen sind.
  2. Seilwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Erfassungseinrichtung (17) zum Erfassen des Seils und eines Wickelbilds des Seils (6) auf der Seiltrommel (7) vorgesehen und die Steuervorrichtung (15) dazu ausgebildet ist, die Einlaufführung (13) relativ zu der Seiltrommel (7) in Abhängigkeit des erfassten Seils und des erfassten Wickelbilds zu verstellen.
  3. Seilwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuervorrichtung (15) dazu ausgebildet ist, die Verstellung der Einlaufführung (13) in Abhängigkeit einer während des Auf- und/oder Abwickelns des Seils (6) erfassten Veränderung eines Seilparameters dynamisch anzupassen, insbesondere die Verstellgeschwindigkeit in Abhängigkeit eines sich durch variierende Seilzugkräfte verändernden Seildurchmessers zu erhöhen und/oder zu erniedrigen.
  4. Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, eine Hüllkontur (22) eines Seilwickels (18) auf der Seiltrommel (7) zu bestimmen, wobei die Steuervorrichtung (15) dazu ausgebildet ist, die Einlaufführung (13) relativ zur Seiltrommel (7) in Abhängigkeit der erfassten Hüllkontur (22) variabel zu verstellen.
  5. Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (17) eine optische Bilderfassungseinrichtung (20) zum Erfassen eines Bilds des Seilwickels (18) und eine Bildauswerteeinrichtung (21) zum Auswerten des erfassten Seilwickelbilds und Bestimmen eines interessierenden Wickelbild- und/oder Seilparameters, insbesondere der Hüllkontur (22) des Seilwickels und/oder des Seildurchmessers (18), aufweist, wobei die optische Bilderfassungseinrichtung (20) zumindest eine die Seiltrommel (7) beobachtende Kamera (19) aufweist und die Bildauswerteeinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, aus dem erfassten Bild des Seilwickels (18) dessen Hüllkontur (22) und/oder eine Steigung und/oder eine Beabstandung der Wickelgänge auf der Seiltrommel (7) zu bestimmen.
  6. Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (15) eine Vergleichseinrichtung (23) zum Vergleichen der erfassten oder bestimmten Ist-Hüllkontur (22) mit einer vorbestimmten Soll-Hüllkontur (22) aufweist und dazu ausgebildet ist, die Einlaufführung (13) in Abhängigkeit von bei dem Vergleich bestimmten Abweichungen zwischen Ist-Hüllkontur und Soll-Hüllkontur die Einlaufführung (13) zu verstellen, wobei die Steuervorrichtung (15) dazu ausgebildet ist, die Soll-Hüllkontur dynamisch mit fortschreitender Seilaufwicklung und/oder fortschreitender Seilabwicklung anzupassen.
  7. Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (15) einen Kreuzwickel-Betriebsmodus aufweist, in dem die Steuervorrichtung (15) die Einlaufführung (13) derart verstellt, dass das Seil (6) kreuzweise auf die Seiltrommel (7) aufgewickelt wird, wobei die Steuervorrichtung (15) dazu ausgebildet ist, das erfasste Ist-Wickelbild mit einem vorgegebenen Soll-Kreuzwickelbild zu vergleichen und die Einlaufführung (13) in Abhängigkeit von Abweichungen zwischen Ist-Wickelbild und Soll-Kreuzwickelbild zu verstellen.
  8. Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Bildauswertemittel zum Bestimmen eines Seildurchmessers des auf die Seiltrommel (7) aufzuwickelnden Seils (6) vorgesehen sind, wobei die Steuervorrichtung (15) dazu ausgebildet ist, bei Über- oder Unterschreiten eines vorbestimmten Seildurchmessers ein Warnsignal und/oder Ablegereifesignal und/oder vorbestimmtes Steuersignal abzugeben.
  9. Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Bildauswertemittel zum Bestimmen einer Seillänge des auf die Seiltrommel (7) aufgewickelten Seils und/oder des von der Seiltrommel (7) abgewickelten Seils (6) anhand von im erfassten Bild identifizierter Seilmarkierungen vorgesehen sind.
  10. Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bildauswertemittel einen Abstand der Bordscheiben (9) in einem Kamerabild identifizieren und/oder einen Abstand einer jeden Bordscheibe (9) von einer Trommelmitte bestimmen.
  11. Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (15) dazu ausgebildet ist, bei Überschreiten einer vorbestimmten Bordscheibenverformung die Verstellung der Einlaufführung (13) zu verändern und/oder ein Warnsignal abzugeben und/oder einen Windenbetrieb zu stoppen.
  12. Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Temperaturbestimmungsmittel zum Bestimmen einer Temperatur des Seils (6) vorgesehen sind, wobei die Steuervorrichtung (15) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der bestimmten Seiltemperatur eine Restlebensdauer des Seils (6) zu verändern und/oder bei Über- oder Unterschreiten einer vorbestimmten Seiltemperatur ein Warnsignal und/oder ein vorbestimmtes Steuersignal abzugeben, wobei die Temperaturbestimmungsmittel eine auf die Seiltrommel (7) oder das Seil (6) gerichtete Wärmebildkamera umfassen und/oder in die die Seiltrommel (7) beobachtende Kamera (19) der Bilderfassungseinrichtung (20) integriert sind, wobei Bildauswertemittel zum Bestimmen der Seiltemperatur aus einem erfassten Bild der Seiltrommel (7) und/oder des Seils (6) vorgesehen sind.
  13. Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seiltrommel (7) einen glatten, verrillungsfreien Trommelmantel (8) besitzt.
  14. Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seiltrommel (7) schräg angestellte Bordscheiben (9) besitzt, die einen sich nach außen, mit zunehmendem Abstand vom Trommelmantel (8) verbreiternden Wickelbereich zwischen sich begrenzen.
  15. Hubvorrichtung, insbesondere Kran, mit einer Seilwinde (5), die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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