WO2017174191A1 - Vorrichtung zur überwachung von betriebsdaten und/oder bestimmung der ablegereife eines seils beim einsatz an hebezeugen - Google Patents

Vorrichtung zur überwachung von betriebsdaten und/oder bestimmung der ablegereife eines seils beim einsatz an hebezeugen Download PDF

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Thorsten HESSELBEIN
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Definitions

  • the present invention relates generally to hoists such as cranes using ropes such as high strength fiber ropes.
  • the invention relates in particular to a device for monitoring operating data and / or determining the Ablegereife such a rope when used on such hoists, with a detection device for detecting at least one Ablegereife the influencing Seil frskenntained and a data memory for storing the detected cable usage characteristics and / or one derived from this operating characteristic, which indicates the remaining life and / or Ablegereife the rope.
  • a fiber rope in which in addition to the tensile force transmitting fiber bundles an indicator strand is embedded, which is relatively weak and should break in any case before the complete rope failure to issue an early warning signal.
  • the indicator strand is acted upon with the aid of an RFID chip with a test signal whose transmission or response is impaired in a fraction of the indicator strand, from which then can be concluded on the Ablegereife.
  • this previously known rope offers a kind of early warning or early warning system.
  • Ablegreife which shows in a fraction of the indicator strand, it can not be said how far the rope is still removed from the Ablegereife or how far the rope has progressed in its life and load duration.
  • the document DE 10 2012 105 261 A1 likewise discloses a cable in which an RFID chip is embedded.
  • certain manufacturer data such as charge, raw materials used, stranding speed or stranding date, are to be deposited in the production during the stranding in order to be able to draw conclusions about the manufacturing conditions in the event of a later breakage of the rope or general problems with the rope .
  • the actual Ablegereife can hardly predict precisely from the said manufacturer stored data of the rope, however, which is especially true for fiber ropes an unforeseen failure or vice versa in a worst-case setting can lead to a gift of a larger part of the usual life.
  • the detection device of the device for detecting the Ablegereife comprises a plurality of differently formed detection means for magnetic, mechanical, optical and electronic detection of several different cable characteristics that can be evaluated by the evaluation individually and / or in combination with each other to detect the Ablegereife.
  • the problem remains that the discard state is not always given the same changes in the characteristic of the rope, or there is no rigid relationship between individual changes in the characteristics of the rope and the risk of discarding.
  • a change in the transverse stiffness or a number of bending cycles may have a different meaning for the discard period.
  • the present invention has the object, an improved device for monitoring the Ablegereife of high-strength Specify fiber ropes relevant operating influences, which avoids the disadvantages of the prior art and the latter develops in an advantageous manner.
  • a reliable, precise determination of the Ablegereife is to be made possible, the remaining life of the fiber rope economically exploits, and allows the use of the rope on various hoists, without compromising safety and this works with simple, even under heavy operating conditions for construction equipment reliably working ,
  • Said reading and / or writing unit can be mounted in an advantageous development of the invention on the hoist and thus communicate with different ropes. If, for example, a detachable rope is dismantled and replaced by a new rope, the reading and / or writing unit can also communicate with the new rope.
  • the cable usage characteristics stored in the rope can be read out on a new hoist and released from the Steue - tion and / or evaluation of the new hoist to be used to precisely monitor the use of the cable and the possibly resulting.
  • Ablegereifeife the operation of the hoist can be locked if in a rope already the Ablegereife has been stored and this to be deposited in the rope is accidentally re-mounted on a new hoist. As a result, it can be reliably prevented that ropes which have become unstable are inadvertently used further.
  • the reading and / or writing unit and the data memory can be designed to communicate with each other wirelessly.
  • the data that is written to the data store can be sent wirelessly from the read and / or write unit to the data store.
  • the data can be read out of the data memory wirelessly.
  • an RFID element can be integrated into the cable as data storage, in which case the reading and / or writing unit can have a radio transmitter and / or receiver, in particular a radio-frequency transmitter and receiver.
  • the data memory can also comprise other memory means, for example in the form of a remote-readable RAM memory.
  • a read and write unit is provided which can both write data to the data memory and read it from there.
  • Said reading and / or writing unit can be directly connected to the detection device, which detects the at least one cable usage parameter, in order to be able to store the relevant, detected cable usage data directly into the data memory.
  • an indirect connection with the usage data acquisition may also be provided, in particular via a control and / or evaluation device which evaluates the recorded cable usage parameter and determines an operating parameter derived therefrom, for example the remaining service life and / or the percentage achievement of the service life ,
  • Such derived operating parameters such as the remaining cable operating hours, may advantageously be included in the data in addition to the cable usage characteristics which were directly detected by the detection device. stored on the rope.
  • cable identification data and / or production data such as, for example, manufacturing batch, distribution characteristics etcetera can also be stored in the data memory.
  • the reading and / or writing unit can in principle accomplish the laying down of the data in the said data memory of the cable and / or the reading out of the data therefrom, for example whenever the hoist, for example the crane, is put into operation or is turned off.
  • the reading and / or writing unit can also be designed such that the detected cable usage characteristics and / or the operating parameters derived therefrom cyclically at predetermined time intervals in the data memory of Ropes are written and / or read from it.
  • the reading and / or writing unit can transmit data read from the data memory to a control and / or evaluation device of the hoist, for example in the aforementioned manner at the beginning or end of an operating phase, in particular when the hoist is switched on and when the hoist is switched off Hoist and / or in said cyclical manner at predetermined time intervals.
  • the control and / or evaluation device can then transmit the cable usage characteristics transmitted in this way and / or the operating parameters derived therefrom, for example by remote data transmission to a maintenance and / or monitoring station, by means of which the operation of the hoist can be remotely monitored and / or remotely maintained ,
  • the read and / or write unit and the data memory are arranged in spatial proximity to each other in an advantageous development of the invention.
  • the data memory is integrated at a cable end portion in said rope.
  • the data storage may be provided at a cable end, which is posted on a hoist winch, in which case advantageously the reading and / or writing unit in the hoist winch, in particular attached to the hoist winch itself.
  • said reading and / or writing unit may be mounted on a flange of the drum on which the rope is wound.
  • the data memory is integrated into a cable end section which is permanently fixed in the area of said flange, for example by means of cable clamps, cable locks or an end fixing spoiler, around which a clamped cable eye can be placed.
  • the data storage can also be provided on a fixed end portion of the rope, in which case advantageously the read and / or write unit on a structural part of the hoist may be mounted on which the fixed end of the rope is posted or attached.
  • the at least one cable usage parameter detected by the detection device can basically be of different nature.
  • the detection device has at least one detecting means for detecting environmental influences on the rope, which can be evaluated by the evaluation device for detecting the Ablegereife and are stored by the reading and / or writing unit in the data memory of the rope.
  • Different environmental influences can be relevant and thus recorded.
  • particles deposited on the rope and / or the cable drum, such as dust, sand or soot, can lead to an increased abrasion load on the cable surface and thereby accelerate the discarding process.
  • the aforementioned detection means may comprise a particle detector for detecting the dirt particles present in the ambient air. Depending on the amount of dirt particles detected over time and / or the nature of the dirt particles, the evaluation device can then determine the laying-off state of the rope.
  • the aforesaid detection device also has a weather station for acquiring weather data to which the crane or the cable provided thereon is exposed and in dependence of which the evaluation device determines the discard condition.
  • the said weather station can detect various climatic situations that may affect the life of the rope, for example, the temperature and / or UV radiation and / or the amount of precipitation and / or the precipitation profile and / or the humidity and / or water and / or salt water and / or snow and / or ice, which / can / can be stored by the reading and / or writing unit in the data storage on the rope / can.
  • the evaluation device can be designed such that it processes one or more of the aforementioned cable usage characteristics and takes into account in the determination of the Ablegereifeife. For example, if the rope is frequently subjected to very low and / or very high temperatures and / or is used at very low and / or very high temperatures, that is to say loads are subjected to bending changes, the discard condition can be detected earlier. Alternatively, or in addition, the discard condition may, for example, be detected earlier if the crane is used in very high radiation environments, that is, the rope is subjected to high UV radiation which can cause brittle high-strength fiber ropes to become brittle earlier.
  • high precipitation rates and / or high humidity and / or larger amounts of snow and ice are used to shorten the service life or be used to earlier release of the Ablegereifesignals.
  • salt water on the rope for example in maritime locations or even the application of water to the rope, for example when used on offshore platforms or on rivers, can shorten the lifetime.
  • the detection device additionally or alternatively to the aforementioned weather or environmental influence determining means comprises a plurality of differently formed detection means for magnetic, mechanical, optical and / or electronic detection of several different cable characteristics, the evaluation unit individually and / or in combination with each other for detecting the Ablegereife are evaluable.
  • the consideration of various characteristics of the rope such as the aforementioned environmental and weather data or mechanical rope characteristics such as the transverse compressive stiffness and cross-sectional change or alternatively or additionally to a rope elongation and magnetic rope properties or other mechanical, optical and / or electronic cable characteristics, for determining the Ablegereife is the consideration It is based on the fact that, depending on the load and effects on the fiber rope, it may be a different parameter indicating the rope wear or announces the Ablegereife, or the Ablegereife possibly not by an actually larger change only a single parameter but by smaller changes of several characteristics shows.
  • the evaluation unit is designed in such a way that a deposition signal is provided when at least one of the detected cable characteristics or their change exceeds / falls below an associated limit, and then when one of all detected or a subset of the detected cable characteristics derived, indirect rope characteristic or whose change exceeds an associated limit value / falls below.
  • the system can in particular also take into account and store in the cable the load spectrum acting on the cable and / or the bending changes that occur.
  • the fiber rope can be used as the force acting on the rope load collective in particular the forces acting on the rope tensile stresses and / or acting on the rope bending change.
  • a load collective counter can be provided which detects at least the cable pull load and the number of bending cycles as load collective acting on the fiber rope.
  • the determination and evaluation of the aforementioned measurement data is possible via corresponding determination means or detection means or sensors whose measurement data are processed and evaluated in the evaluation device.
  • a load sensor can detect the ongoing load of the rope over the operating time of the rope.
  • a rotary travel sensor on the drum of the winch can determine the rope length that is claimed.
  • the load data and the Seilweg- or bending change data can be linked together to determine a load collective that can be compared with a predetermined maximum permissible load collective. If the number of the maximum permissible load collective is reached, the evaluation unit can output a corresponding deposit signal.
  • various other cable characteristics can be used in addition to environmental and weather parameters, for example, a change in the transverse compressive stiffness or the cable cross-section.
  • the detection device for detecting changes in the cable can have transverse pressure stiffness and / or cross-section determination means for determining the transverse compressive rigidity or the cable cross section, wherein the evaluation unit monitors the transverse compressive stiffness or the determined cable cross section for changes and possibly provides a deposit signal.
  • Fig. 1 a schematic representation of the winch of a hoist, in particular in the form of the hoist winch of a crane such as a tower crane, wherein according to an advantageous embodiment of the invention, the wound around the cable drum rope has attached to the flange of the cable drum rope end, in the a writable data memory is integrated, wherein on the drum disk a read and / or write unit is provided which can communicate with said data memory,
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an embodiment of the invention, in which the data memory is integrated in a fixed cable end and the reading and / or writing unit is mounted on the structural part of the hoist, in particular a crane jib member, to which the fixed cable end is attached, and
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a hoist according to the invention in FIG.
  • the hoist rope and / or the guy ropes for the tilting boom can be designed as fiber ropes
  • Fig. 3 shows an example of a hoist according to an embodiment of the invention, a crane in the form of an overhead turning tower crane 20, the tower 21 is mounted on a carriage or a fixed base.
  • a boom 23 is pivoted about a horizontal axis tiltable and braced over a guy strand 24.
  • the bracing stranding 24 can be changed in length via a guy cable winch 25, so that the boom 23 can be changed in its angle of attack.
  • a guy rope 26 runs on said guy winch 25.
  • About pulleys 27, for example, on the bracing bar 50 shown or a spire is the Tie-down rope 26, and the guy stranding 24 guided to a pivot point on the boom 23 in the vicinity of the tip of the boom 23.
  • the tower crane 20 can of course also be provided with a trolley jib.
  • a trolley which can be moved, for example, by means of a trolley cable, which can be guided over deflection rollers on the jib tip, can be movably mounted on the extension arm 23.
  • the tower crane comprises a hoist rope 28 which can be lowered in the illustrated embodiment of Fig. 3 via pulleys on the jib tip from the top of the boom and there is connected to a crane hook 29, or run over the said movable trolley and provided there pulleys and may be connected to the crane hook 29.
  • the said hoist rope 28 runs in both cases on a hoist winch 30 which, like the guy winch 25 of the embodiment according to FIG. 3, is arranged in the region of the ballast frame or another carrier part on the counter-jib 53.
  • the said hoist rope 28 and / or the guy rope 26 may be formed here as a fiber rope, which may consist of synthetic fibers such as aramid fibers or an aramid / carbon fiber mixture, or may be formed as a steel strand part o- of the mixed form.
  • a detection device 2 which can be arranged on the crane and is connected to the electronic crane control unit 31 together with an evaluation device 3 which evaluates the detected characteristics can be integrated.
  • the detection device 2 comprises, as indicated in FIG. 3, various detection means in order, on the one hand, to monitor the rope 1 itself and to provide the evaluation unit 3 with rope data and rope characteristics.
  • the detection means can provide mechanical characteristics of the cable 1, for example, the design and material of the cable, minimum cable tension when the load hook is empty, maximum permissible cable tension and minimum breaking force of the cable.
  • the aforementioned detection means can provide the transverse rigidity of the cable and / or the flexural rigidity of the cable and / or the torsional rigidity of the cable, wherein on the one hand the values of said size in the new condition of the cable can be provided as stored values and continuous monitoring can take place.
  • the abovementioned cable characteristics such as transverse rigidity, bending stiffness and torsional rigidity, can be monitored and determined by measuring and / or recording means, as is explained, for example, in document WO 2012/100 938.
  • the detection means can, for example, also provide optical damage features that can be detected, for example, by a camera, and / or provide operational features which can be determined by data acquisition on the crane.
  • the aforementioned detection means can provide mechanical damage, for example in the form of grinding marks on the cable sheath in signal form, or similar damage, for example.
  • interfaces and / or pinching of the rope or similar damaged areas of the cable sheath and / or the rope strands can be displayed and provided by external influence.
  • a projection formation can be detected and provided by signal technology, for example by a strong displacement of the cable strands.
  • a strong rotation of the cable sheath and / or twists per unit length can be determined and provided.
  • the evaluation unit 3 can provide a drop-off ready signal and / or a residual life-duration signal.
  • the detection means can also determine operational characteristics by appropriate measuring devices on the crane and provide the evaluation, so for example. Changes in the rope diameter and / or a rope elongation.
  • a rope efficiency can be determined, that is, changes due to aging and operating time.
  • the rope temperature can be detected, which occurs due to the crane operation and the ambient temperature during crane operation. If, for example, a maximum permissible rope temperature is exceeded, a changeover to adapted partial load operation can take place to maintain the cable safety.
  • the aging of the rope can also be determined in particular in the form of a achieved resting time, wherein a maximum permissible resting time can be evaluated as a function of various influencing factors.
  • the evaluation device 3 can be supplied with various crane data, for example design data and crane settings such as the diameter of cable drums and pulleys, rope lengths and cable diameters, the number of sheds, drum dimensions in the form of drum diameter and jacket length, the number of maximum cable layers on the drum and the number of turns, and / or maximum provided for each rope speeds.
  • design data and crane settings such as the diameter of cable drums and pulleys, rope lengths and cable diameters, the number of sheds, drum dimensions in the form of drum diameter and jacket length, the number of maximum cable layers on the drum and the number of turns, and / or maximum provided for each rope speeds.
  • crane data also operating data can be provided which can be detected by means of corresponding detection means during crane operation, such as the occurring during operation load range and the time of loading, a load measurement based on a cable strand, which can be done, for example.
  • a load sensor and / or the lifting height or the cable path length depending on the load cycle, in which case, for example, a measurement can be made by a rotation sensor on the cable drum.
  • the actually driven cable speed can be measured, for example by a corresponding rotational speed sensor on the cable drum.
  • the mentioned detection device 2 may also comprise detection means for detecting the load spectrum acting on the respective fiber rope 1, wherein here advantageously at least the tensile load acting on the cable and the number of bending changes, but advantageously also other parameters influencing the fatigue strength, such as multilayer coiling, environmental influences, Temperature, cross strains and other can be detected.
  • said detection means comprise corresponding sensors whose signals are supplied to said evaluation unit 3.
  • a load-measuring sensor can detect the current load over the operating time of the cable.
  • a rotary travel sensor on the respective winch drum can measure the rope length that is claimed.
  • a load collective can be determined, for example in the form of a Wöhler curve, which can be compared with a predetermined maximum load spectrum for the fiber rope 1. If the number of the maximum permissible load collective, that is to say a certain number of bending changes under the influence of a specific load and / or certain load peaks, is reached, a warning and / or a specification can be made in which time the cable change must take place.
  • the detection device 2 has detection means for detecting environmental influences which act on the ropes 1 provided on the respective crane.
  • the aforementioned detection means can advantageously also be provided on the respective crane.
  • the detection device 2 may furthermore also comprise weather data detection means by means of which possible climatic situations which can influence the service life of the cable can be detected.
  • the aforementioned detection means may, for example, be arranged in the form of a weather station on the respective crane or in the immediate vicinity thereof and provide corresponding weather data to the evaluation device 3.
  • the recorded by the detection device 2 cable usage characteristics and / or derived therefrom by the evaluation device 3 operating characteristics such as residual life or Ablegereife are advantageously written by a read and / or write unit 4 in a data memory 5, which is integrated into the cable 1, in particular In a rope end section of the cable 1, said data memory 5 can have different configurations, in particular in the form of an RFID chip, in the manner explained in the introduction.
  • Said data memory 5 can in this case be arranged in particular in the interior of the cable 1 or embedded in the cable in order to protect the data memory from damage due to external influences.
  • the data memory 5 can be provided at the end of the rope, however, it is also possible to mount the data memory 5 on the outside or on the outside of the rope 1, since the rope end usually does not run through cable guide means or over deflection rollers.
  • the reading and / or writing unit 4 can have a radio receiver and transmitter, which can communicate with said RFID chip.
  • said data memory 5 can advantageously be integrated into the cable end of the cable 1, which is fastened to the cable drum 6 of a cable winch 7. As shown in FIG. 1, it may be advantageous in this case if the said cable end is fastened to the flanged disk 8 of the cable drum 6, for example on its outer side, and the data memory 5 is integrated in a cable section which is fastened to the flanged disk 8.
  • a communication connection with the reading and / or writing unit 4 can be established in a simple manner, in particular if this is also arranged in the area of the cable winch 7, in particular in the immediate vicinity of the said one Flange 8, for example directly opposite to this flange 8 and / or on a drive unit for driving the drum.
  • the reading and / or writing unit 4 can also be mounted or mounted on the flange 8 itself.
  • the data memory 5 can also be attached to a fixed cable end of the cable, as shown in FIG 1 to be arranged.
  • a cable end of the cable 1 may be fixedly attached to a structural part of the hoist, in particular the crane, such as a crane jib, wherein the data memory may be integrated in the cable end section which is in the manner shown in FIG firmly struck on the structural part.
  • the reading and / or writing unit 4 can advantageously be mounted on the said structural part of the hoist, in particular in the vicinity of the fixed end of the rope, in particular on the jib part of the crane, as shown in FIG.

Abstract

Es wird vorgeschlagen eine Vorrichtung zur Überwachung von Betriebsdaten und/oder Bestimmung der Ablegereife eines Seils (1) beim Einsatz an Hebezeugen, insbesondere Kranen, mit einer Erfassungseinrichtung (2) zum Erfassen zumindest einer die Ablegereife beeinflussenden Seilnutzungskenngröße sowie einem Datenspeicher (5) zum Speichern der Seilnutzungskenngröße und/oder einer daraus abgeleiteten Betriebskenngröße, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher (5) in das Seil (1) integriert ist, wobei eine mit der Erfassungseinrichtung (2) verbundene Lese- und/oder Schreibeinheit (4) zum Beschreiben des Datenspeichers (5) bei am Hebezeug montierten Seil (1) vorgesehen ist. Es wird auch vorgeschlagen ein Hebezeug, insbesondere Kran wie Turmdrehkran, Hafenkran oder Teleskopkran, mit einem Seil (1) und dieser genannten Vorrichtung.

Description

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

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Überwachung von Betriebsdaten und/oder Bestimmung der Ablegereife eines Seils (1) beim Einsatz an Hebezeugen, insbesondere Kranen, mit einer Erfassungseinrichtung (2) zum Erfassen zumindest einer die Ablegereife beeinflussenden Seilnutzungskenngröße sowie einem Datenspeicher (5) zum Speichern der Seilnutzungskenngröße und/oder einer daraus abgeleiteten Betriebskenngröße, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher (5) in das Seil (1) integriert ist, wobei eine mit der Erfassungseinrichtung (2) verbundene Lese- und/oder Schreibeinheit (4) zum Beschreiben des Datenspeichers (5) bei am Hebezeug montierten Seil (1) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Lese- und/oder Schreibeinheit (4) am Hebezeug montiert ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lese- und/oder Schreibeinheit (4) und der Datenspeicher (5) drahtlos miteinander kommunizierend ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Datenspeicher (5) ein RFID-Element umfasst und die Lese- und/oder Schreibeinheit (4) einen Funksender und/oder -empfänger aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lese- und/oder Schreibeinheit (4) an einer Seilwinde (7) montiert ist, um deren Trommel (6) das Seil (1) gewunden ist.
6. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Lese- und/oder Schreibeinheit an oder gegenüberliegend einer Bordscheibe (8) der Trommel (6) im Bereich einer Seilendbefestigung angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der Datenspeicher (5) in einen Seilendabschnitt des Seils (1) integriert ist, der an der Trommel (6) einer Seilwinde (7), insbesondere deren Bordscheibe (8) befestigt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die oder eine weitere Lese- und/oder Schreibeinheit (4) an einem Strukturteil des Hebezeugs im Bereich des Befestigungspunkts (9) eines festen Seilendes (10) des Seils (1) montiert ist und der Datenspeicher (5) in das fest montierte Seilende integriert ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lese- und/oder Schreibeinheit (4) dazu ausgebildet ist, jeweils beim Inbetriebsetzen und/oder Außerbetriebsetzen des Hebezeugs die zumindest eine Seilnutztungs- Kenngröße und/oder die daraus abgeleitete Betriebskenngröße in den Datenspeicher (5) zu schreiben und/oder aus dem Datenspeicher (5) auszulesen.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lese- und/oder Schreibeinheit (4) dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Seilnutzungs- Kenngröße und/oder die daraus abgeleitete Betriebskenngröße zyklisch in vorbestimmten zeitlichen Abständen in den Datenspeicher (5) zu schreiben und/oder daraus auszulesen.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lese- und/oder Schreibeinheit dazu ausgebildet ist, die in dem Datenspeicher (5) abgespeicherte zumindest eine Seilnutzungs-Kenngröße und/oder die im Datenspeicher (5) gespeicherte Betriebskenngröße jeweils bei Inbetriebsetzen des Hebezeugs und/oder zyklisch in vorbestimmten Zeitabständen auszulesen und an eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung (3) des Hebezeugs zu übertragen.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (2) zumindest eines der folgenden Erfassungsmittel aufweist, dessen Erfassungsdaten von der Auswerteeinrichtung (3) zum Bestimmen der Ablegereife auswertbar sind:
Erfassungsmittel zum Erfassen von am Hebezeug vorherrschenden Wetterund/oder Klimadaten aufweist,
einen UV-Strahlungssensor zum Bestimmen der auf das Seil (1) einwirkenden
UV-Strahlung, vorzugsweise in Form eines Strahlungsdosimeters,
einen Partikelerfasser zum Erfassen der in der Umgebungsluft vorhandenen
Schmutzpartikel, insbesonderestaub und/oder Sand und/oder Ruß,
einen Schmierstofferfasser zum Erfassen von auf das Seil (1) einwirkenden
Schmierstoffen, insbesondere Öle und Fette,
einen Betonitsensor zum Erfassen von Betonit,
einen Chemikaliensensor zum Erfassen von das Seil (1) beeinträchtigenden Chemikalien,
einen Schnee- und/oder Eissensor zum Erfassen von Schnee und/oder Eis, einen Niederschlags- und/oder Feuchtigkeitssensor zum Bestimmen eines Niederschlagsprofils und/oder von Feuchtigkeit Salzgehaltsbestimmungsmittel zum Bestimmen des Salzgehalts in der ermittelten Feuchtigkeit
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (2) mehrere, verschieden ausgebildete Erfassungsmittel zum Erfassen mehrerer, verschiedener Seilnutzungskenngrößen umfasst, die von der genannten Auswerteeinrichtung (3) in Kombination miteinander zum Erkennen der Ablegereife auswertbar sind.
14. Hebezeug, insbesondere Kran wie Turmdrehkran, Hafenkran oder Teleskopkran, mit einem Seil (1) und einer Vorrichtung, die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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