WO2024083463A1 - VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG EINES VERSCHLEIßZUSTANDS, INSBESONDERE ZUR VORHERSAGE EINER RESTLEBENSDAUER UND/ODER EINER RESTBETRIEBSDAUER, MINDESTENS EINES LAUFENDEN STRANGS EINER DEN MINDESTENS EINEN LAUFENDEN STRANG ZU DEREN BESTIMMUNGSGEMÄßER VERWENDUNG NUTZENDEN VORRICHTUNG, VORRICHTUNG UND COMPUTERPROGRAMMPRODUKT - Google Patents

VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG EINES VERSCHLEIßZUSTANDS, INSBESONDERE ZUR VORHERSAGE EINER RESTLEBENSDAUER UND/ODER EINER RESTBETRIEBSDAUER, MINDESTENS EINES LAUFENDEN STRANGS EINER DEN MINDESTENS EINEN LAUFENDEN STRANG ZU DEREN BESTIMMUNGSGEMÄßER VERWENDUNG NUTZENDEN VORRICHTUNG, VORRICHTUNG UND COMPUTERPROGRAMMPRODUKT Download PDF

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WO2024083463A1
WO2024083463A1 PCT/EP2023/076663 EP2023076663W WO2024083463A1 WO 2024083463 A1 WO2024083463 A1 WO 2024083463A1 EP 2023076663 W EP2023076663 W EP 2023076663W WO 2024083463 A1 WO2024083463 A1 WO 2024083463A1
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WO
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strand
running
load
service life
wear
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/076663
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marco ELIG
Original Assignee
Kv R&D Center Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kv R&D Center Gmbh filed Critical Kv R&D Center Gmbh
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/12—Checking, lubricating, or cleaning means for ropes, cables or guides
    • B66B7/1207—Checking means
    • B66B7/1215—Checking means specially adapted for ropes or cables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/54—Safety gear

Definitions

  • Method for determining a state of wear, in particular for predicting a remaining service life and/or a remaining operating time, of at least one running strand of a device using the at least one running strand for its intended use, device and computer program product
  • the invention relates to a method for determining a state of wear, in particular for predicting a remaining service life and/or a remaining operating time, of at least one running strand of a device that uses the at least one running strand for its intended use, in which a position of strand segments of the at least one running strand is determined during operation of the device.
  • the invention further relates to a device that has at least one running strand and a strand guide means for the at least one running strand and a sensor device for detecting a movement speed of the strand guide means and/or a force acting on the at least one strand.
  • the invention also relates to a computer program product.
  • a running strand is a strand of a device which, when the device is used as intended, i.e. when it is in operation, is moved via strand guide means and is thereby deflected, i.e. bent (see, for example, the German VDI guideline 2358 from 2012, section 5.1).
  • Such a device can be, for example, a lifting device or a locking device.
  • a lifting device is a device that is designed to move a load, in particular to raise or lower it.
  • a lifting device can be a load crane such as a tower crane, a harbor crane, a crawler crane, a luffing crane or an elevator, which can be designed as a passenger or freight elevator. It is understood that an elevator is only intended to move an elevator car with or against a direction of gravity.
  • a running line of a lifting device can be designed as a lifting line or as an adjustment line. The lifting line can be used to move a load to be moved with the lifting device in or against the direction of gravity, i.e. up or down, while the adjustment line can be used to move adjustable, for example pivotable, lifting device elements such as booms or so-called trolleys or crane trolleys.
  • a closure device can be provided for opening a weir or a lock, in which closure gates, also referred to as gates, can be opened or closed, for example by running chains.
  • closure gates also referred to as gates
  • the closure gates can be moved horizontally, i.e. from a closed position to an open position or vice versa.
  • Strand guide means are all means which guide the running strand during its movement and can, for example, be designed as discs such as rope sheaves, as rollers such as rope pulleys, or as drums such as rope drums, onto which the running strand can be wound or from which the running strand can be unwound.
  • Running strands can be designed as ropes, for example as wire ropes, fiber ropes, hybrid ropes, load straps, load belts or load chains.
  • running ropes such as wire ropes are used in particular for cranes
  • load belts or load straps are used for passenger or freight elevators, for example.
  • Load chains are used for locking devices such as locks or weirs, for example.
  • a strand segment is a section of the at least one running strand that has a length of at least 0.20 mm, preferably 0.50 to 5.00 mm.
  • the inventor has found that a strand segment length between 0.5 mm and 5.00 mm leads to the formation of a particularly precise method in which, surprisingly, even with very long strands such as crane cables, only an insignificant additional computational effort arises, especially if the method is designed as a computer-implemented method or simulation method.
  • the sum of the lengths of all strand segments corresponds to a total length L of the at least one running strand.
  • the strand segments can also be several centimeters or several meters long. Although the strand segments may be of different sizes, in particular of different lengths, the strand segments are preferably of the same size.
  • the total operating time of a strand is defined as "the time between the laying of the [strand] and the achievement of one of the discard criteria specified in the standards”, while the total service life is defined as "the time between the laying and the breakage of the [strand]".
  • the total operating time is therefore the time that the strand can be used safely in the device, while the total service life is the time that the strand can be used until it fails. It goes without saying that the total operating time is less than the total service life.
  • a strand is considered to be ready for discard if it has to be replaced due to wear in order to be able to continue to operate the device, in particular a lifting device, safely (see, for example, ISO 4309 from 08/2021).
  • the state of wear of a running strand in the sense of the present invention can be, for example, its remaining operating time or its remaining service life.
  • the remaining operating time and the remaining service life are calculated from the total operating time specified for the running strand or the total service life minus a usage and load-dependent usage time that has already occurred.
  • the remaining operating time or the remaining service life can be specified as the number of remaining bending cycles of the at least one running strand, on the basis of which it can be estimated how long the device can still be operated, i.e. how many bending cycles can still take place until the total operating time or the total service life is reached.
  • a wear parameter can be the so-called number of bending cycles known to those skilled in the art.
  • a curvature of the at least one running strand by a strand guide means causes a bending cycle, whereby a full bending cycle is a curvature from straight to curved to straight.
  • a full bending cycle has the number of bending cycles 1.0.
  • a strand segment undergoes a full bending change when it is guided completely over a strand guide and is thereby bent twice, once from straight to bent when entering the strand guide and a second time from bent to straight when leaving the strand guide.
  • a half bend cycle would be a single curvature from straight to curved or vice versa and would have a bend cycle count of 0.5.
  • Further wear parameters can be geometric parameters of the strand guide means of the device, geometric parameters of the at least one running strand such as its diameter or its design and/or a force acting on the at least one strand, in particular a force acting in a longitudinal direction of the at least one strand. Parameters used are those that are relevant to wear and that can be easily determined using appropriate sensors such as weight or force sensors.
  • the design of a wire rope is determined, for example, by the number of strands and the number of strand layers (see ISO 4309 from 08/2021).
  • the design of a rope can also be referred to as a rope class (see, for example, DIN EN 12385-2 from 2008).
  • the groove size of a strand guide device such as a strand guide disk can have an influence on strand wear if, for example, the strand is squeezed into the groove under tensile stress and is thus loaded by transverse forces.
  • a diameter of the strand guide means which determines a radius of curvature of the strand during its guidance, is also relevant to wear.
  • wear parameters are determined from the aforementioned wear parameters, for example so-called bending cycle factors, which in turn depend on a strand bending length and/or a strand diameter.
  • the wear parameters can be used to determine the wear condition of the running strand.
  • prediction models that are known, for example, from “Wire ropes - design, operation, safety” (Klaus Freyrer, 3rd edition, Vieweg Verlag, ISBN 978-3-642-54295-4) or ISO 4309 (version: August 2021).
  • DE 10 2013 017 1 10 A1 discloses a method and a device for determining the discard readiness of a fiber rope of a tower crane in operation based on a change in the torsional stiffness of the fiber rope. This method is based on the knowledge that the torsional stiffness of a fiber rope increases with increasing load. If a limit value is exceeded, an acoustic or optical signal is displayed to the crane operator, indicating that the rope is ready for discard.
  • a device and a method for determining the remaining service life of a fiber rope of a crane are known.
  • the parameter used to determine the service life of a rope is a change in the bending stiffness of the fiber rope.
  • CN 1031 12781 A describes a method for real-time determination of the service life of a wire rope used in a crane based on a bending cycle distribution. Because each rope can only reach a certain number of bending cycles before it is ready for discard, it is possible to determine in real time when the rope needs to be replaced. The disadvantage of this method is that the discard point is only determined based on the bending cycle distribution and other wear-related factors, in particular the weight of a moving load, are not taken into account. This makes the method known from CN 1031 12781 A very inaccurate. CN 103112781 A also does not take into account any interactions between a lifting line and an adjustment line.
  • DE 20 201 1 001 846 U1 describes a method and a device for determining the remaining service life of a fiber rope used in a crane.
  • Several parameters are used for this purpose, in particular a so-called indicator profile, which can be embedded in the core of a strand or between fiber strands and which faster than the fiber ropes or fiber strands of the fiber rope show changes under load.
  • a detection device records several magnetic, mechanical, optical and/or electronic rope parameters, such as the distance traveled by the rope or the stretching of a section of rope.
  • An evaluation unit uses the rope parameters to determine whether the fiber rope is ready to be discarded.
  • a method for determining the wear on a winch cable of a snow groomer and for determining the remaining service life is known from DE 10 201 1 080 466 A1.
  • sensors record various cable parameters, partly indirectly based on the position of a winch arm or a GPS position of the snow groomer.
  • the invention is based on the object of creating a method of the type mentioned at the outset, by means of which a more precise determination of the wear state of a running strand of a device, which can be a lifting or a closing device, is possible, in particular in real time.
  • the object is achieved in that for each strand segment of the at least one running strand, when a load position Li of a load moved with the device changes to a subsequent load position L i+1 , at least one wear parameter is determined, from which the wear state of the at least one running strand is determined.
  • the load positions Li and L i+i refer to a spatial arrangement of a load which is moved by the device from a first position Li to a subsequent position L i+1 .
  • a lifting load is lifted by a crane by 10 m, this would be a change from a first load position L b in which the lifting load is attached to a crane hook to a load position L 2 in which the lifting load is lifted by 10 m.
  • a load position L i.e. a closed position of the lock gates
  • a load position L 2 i.e. an open position of the lock gates.
  • a horizontal movement of the lock gates would put a wear stress on a running line that causes the opening.
  • a first strand segment may be the strand segment through which the running strand is connected to a strand guide means such as a rope drum, while a last strand segment may be the one which is connected, for example, to a load-carrying means such as a crane hook.
  • At least one wear parameter in particular a number of bending cycles and/or a longitudinal force acting on the strand segment, is determined for each of the strand segments, and from this a remaining service life and/or a remaining operating life is determined for each strand segment.
  • relevant wear parameters include a number of bending cycles, a longitudinal force acting on the rope, which is determined by the weight of a lifting load, and a diameter of strand guide means over which the running strand is guided.
  • a particularly accurate prediction method is preferably created.
  • the inventor has recognized that the strand segment or those strand segments that have the shortest remaining service life or remaining operating time correspond to the remaining operating time or the remaining service life of the running strand. Only those strand segments have to be subjected to an inspection such as a visual inspection, so that the inspection effort for a running strand is significantly reduced by the method according to the invention.
  • a correction factor is calculated by which an operating time and/or remaining service life expressed as the number of remaining bending cycles is reduced.
  • Such a correction factor which is less than 1 and greater than zero, can be calculated, for example, when a running strand is used with loads of different weights. or if some strand segments of a running strand have the same number of bending cycles as other strand segments, but have been guided over a strand guide that has a smaller diameter than that over which the other strand segments have been guided. The higher the load or the smaller the diameter of the strand guide, the greater the wear of a running strand or of the strand segments affected and the shorter the remaining operating time or the remaining service life of the running strand.
  • a wear state can be determined for each change in a load position D.
  • a dynamic method is advantageously developed which takes into account the actual changes in load positions and thus enables a more precise determination of the wear state in contrast to methods known from the prior art.
  • the position of each strand segment of the at least one running strand is determined on the basis of a position of a strand guide means guiding the at least one running strand and/or a movement speed of a strand guide means guiding the at least one running strand when the load position Li changes to the subsequent load position L i+i .
  • a position of the strand segments can be determined by a sensor device with which the device is provided and which comprises a sensor for determining a movement speed of a strand guide means, when the load position Li changes to the subsequent load position L i+1 after specified time steps At at times tj, by using known geometric parameters of the strand guide means and/or a rotational speed of the strand guide means.
  • a lifting path by which a load is lifted is determined by the number of revolutions of a rope drum onto which a hoist rope carrying a hoist load is wound during lifting, and its diameter as well as other geometric parameters. This allows the position of each strand segment to be determined at any time t when the hoist load position D changes to the subsequent hoist load position L i+1 .
  • adjacent strand segments of the at least one running strand with the same number of bending cycles are combined to form a strand segment group forming strand section and load classes are formed within each strand segment group, whereby strand segments subject to the same wear stress, in particular strand segments guided via strand guide means of the same size and/or loaded with the same longitudinal force, form a load class.
  • strand segment groups advantageously creates an efficient process, since a separate wear condition does not have to be calculated for each strand segment, but only for strand segment groups. For example, if a running strand has 100 strand segments that can be combined into three strand segment groups, the wear condition must be determined three times and not 100 times. In particular, the strand segments can be directly adjacent.
  • a longitudinal force acting on the strand or its strand segments, a number of bending cycles and a diameter of a strand guide are the relevant wear parameters that are relevant for determining a remaining service life and/or remaining operating time. It is conceivable to include other relevant wear parameters such as a groove depth of a strand guide.
  • Strand segments with the same wear stress are in particular those of a strand segment group that were stressed with the same longitudinal force and/or were guided over strand guide means of the same size, in particular over those with the same diameter and the same groove depth. It is conceivable to use other wear parameters such as a strand guide means groove depth.
  • a strand segment is guided over a strand guide means with a diameter di, its wear is higher for the same number of bending cycles than if it is guided over a strand guide means with a diameter d 2 , where di ⁇ d 2 .
  • the extent to which strands have been changed by strand guide means which, for example, have a particularly small diameter can be determined by a method according to the invention, so that a wear state of the entire running strand can be determined particularly precisely.
  • a remaining service life or a remaining operating time is determined in a number of remaining bending cycles and displayed to a user. It is conceivable that the remaining service life or the remaining operating time is indicated to a user of a lifting device as the number of remaining load strokes.
  • a load class remaining service life and/or a load class remaining operating time is determined for each load class, and from this a remaining service life and/or a remaining operating time of the string segment group is determined.
  • the wear state of the at least one running strand in the load position L i+i is determined starting from the load position E.
  • a wear condition in the load position E can be a remaining number of bending cycles until the so-called discard point of the running strand is reached.
  • a remaining number of bending cycles until the discard point is reached in the load position L i+1 would result from that in the load position Li minus a number of bending cycles. which is determined by wear when changing the load position Li to the subsequent load position L i+1 .
  • the wear state of the at least one running strand is determined on the basis of a damage hypothesis for which a movement of the at least one running strand and a force acting on the at least one running strand are taken into account when the load position Li changes to the subsequent load position L i+1 .
  • a damage hypothesis can be an equation in which the values of determined wear parameters are inserted and which outputs a remaining service life or a remaining operating time as a function of the wear parameters. Examples of damage hypotheses can be found in the aforementioned book by Klaus Feyrer, "Wire ropes - dimensioning, operation, safety", particularly in Chapter 3.4 - General calculation method for rope drives.
  • more complex damage hypotheses can be used, which also take into account the forces actually acting on the running strand for each strand segment. These forces can be frictional forces between the strand and a strand guide, or transverse forces that occur due to the strand being guided by the strand guide. It is conceivable that by adding geometric parameters of the strand guide, such as its diameter or groove depth and/or width, correction factors can be determined that significantly determine the state of wear, i.e. in particular reduce the remaining operating time and/or the remaining service life.
  • the wear condition of at least one running strand is continuously determined during operation of the device.
  • a person involved in maintenance or inspection of the at least one running strand can concentrate on those strand sections that have become particularly worn. It is also advantageous to develop a real-time method for determining a state of wear of the at least one running strand.
  • a continuous real-time determination of the wear condition advantageously enables a more accurate service life or operating duration prediction as well as the possibility of identifying those string sections that are particularly worn. These can, for example, be additionally inspected intensively.
  • a wear state of a lifting strand and/or an adjustment strand of the lifting device in the load position L i+1 is determined, preferably in such a way that interactions of the plurality of running strands are taken into account.
  • a load position is a spatial arrangement of a lifting load.
  • One running leg can be a lifting leg, while another running leg can be an adjustment leg of the lifting device.
  • Interactions between strands occur, for example, when a strand guide means that guides a lifting strand changes its spatial position due to a first movement of an adjusting strand in such a way that the lifting strand experiences more bending cycles, for example due to a second movement, which can be a vertical lifting load movement, than without taking into account the first, horizontal movement of the strand guide means.
  • a wear condition of the lifting line in the load position L i+i can be determined by superimposing wear conditions caused by the two movements, which can be considered independently of each other.
  • a particularly accurate determination of the state of wear of the running strands of the lifting device is possible and thus a particularly reliable determination of a remaining service life and/or a remaining operating time after which at least one strand must be replaced.
  • the method according to the invention is particularly advantageous for lifting devices which, for example, have several driven strand drums such as rope drums, for example tower cranes, luffing cranes, mobile cranes, crawler cranes or container loading cranes.
  • the method is designed as a computer-implemented method.
  • the computer can have a database in which positions of strand guide means, the changeable positions of the strand segments, as well as geometric parameters of the running strand used and the strand guide means are stored.
  • a change in the position of each strand segment can be determined using the data stored in the database during the position change.
  • a change in the spatial position of a strand guide device can also be taken into account.
  • a movement of one of the strand segments that is relevant to wear is detected during this position change, for example via a strand guide
  • an entry is made in the database in a strand segment data set for this strand segment.
  • the strand segment data set can be supplemented with a bending cycle number of 0.5.
  • a wear state is calculated and an output signal is generated and output.
  • various wear parameters and calculation methods for determining the wear state for example damage hypotheses, can be stored in the database based on the wear parameters.
  • wear-relevant geometric parameters of one of the strand guide means that a strand segment has passed when changing the load position Li to the subsequent load position L i+1 can supplement the strand segment data set.
  • strand segment groups and/or load classes can be formed and stored in the database, whereby a parameter of the strand segment data set is its membership of a strand segment group and/or a load class.
  • the output signal can be a remaining number of bending cycles until the end of service or strand failure or a remaining number of load strokes.
  • the at least one wear parameter and/or the wear state of the at least one running strand is displayed graphically over a length of the running strand on a display screen, preferably during or after each change of the load position Li to the subsequent load position L i+1 .
  • Such a graphical representation may be a diagram in which the at least one wear parameter and/or the wear state is displayed as a function of a strand position between 0 and a total length L of the running strand.
  • a display is made as a function of the strand segments, with a first strand segment starting at position 0 and a last strand segment ending at position L (total length of the strand).
  • a change in the at least one wear parameter and/or the wear state of the at least one running strand during the change of the load position E to the subsequent load position L i+1 is continuously displayed graphically over a length of the running strand on a display screen.
  • Such a graphical representation can be a diagram that changes after each time step ⁇ t, in which the at least one wear parameter and/or the wear state is displayed as a function of a strand position between 0 and a total length L of the running strand.
  • ⁇ t is a time step after which a position determination of strand segments takes place during a change in the load position E to L i+i .
  • wear can be tracked in real time while a load position is changing.
  • the method is designed as a simulation method in which a wear state of a running strand is predicted when a load position E of a moving load changes to a subsequent load position L i+1 .
  • a method according to the invention is designed as a simulation method, a designer of a lifting or closing device can simulate various load cases and determine a wear condition of a running strand of the lifting or closing device. Based on a simulation result, it is conceivable that a design of the lifting or closing device
  • the locking device is modified in such a way that a longer remaining operating time or a longer remaining service life of the running strand is achieved under the same load conditions.
  • strand guide devices such as rope pulleys can be geometrically modified or their spatial position within the lifting or locking device can be changed.
  • a method according to the invention designed as a simulation method makes it possible to design a lifting or closing device that is optimized for strand wear.
  • a device according to the invention which is in particular a lifting device or a closing device, is characterized in that the device comprises at least one drive device for moving the at least one running strand and is designed to carry out a method according to the invention.
  • a drive device for moving the at least one running strand and would, for example, in a crane, be a drum drive, i.e. a driven rope drum onto which a running hoist rope can be wound and unwound.
  • the device itself to have an evaluation device such as a computer. It is conceivable that only sensor data from the device is collected and transmitted wirelessly to the evaluation device by a transmission device, wherein the evaluation device is set up to determine the state of wear, which can be a remaining service life and/or a remaining operating time of the at least one running strand.
  • sensor data from various devices operated can be stored and processed centrally.
  • a database can be provided in which all sensor data is stored. It is conceivable that historical sensor data can be used to determine the state of wear of the at least one running strand with new or previously unused prediction models or damage hypotheses.
  • the method according to the invention can be adapted in continuous operation of the device in such a way that an even more precise determination of the state of wear is possible.
  • the device has at least one adjustment strand and/or at least one lifting strand. It is advantageous to determine the state of wear of running strands even for complex devices with many strands, for example for example for cranes such as tower cranes, container loading cranes or other lifting devices.
  • a computer program product according to the invention is characterized in that it comprises instructions which, when the program is executed by the computer, cause the computer to carry out a method according to the invention according to claim 7 or 11.
  • a high degree of automation is possible by using a computer.
  • the wear parameters determined can be saved and called up at any time in order to use them, for example, with other, more precise and more computationally intensive models to determine a state of wear.
  • a method is also advantageously created by which the state of wear of at least one running strand can be determined retrospectively, for which purpose stored data can be used.
  • Fig. 1 A device according to the invention, which is designed as a lifting device, in five different lifting load positions Li to L 5 ,
  • FIG. 2 A further device according to the invention, which is designed as a lifting device and which has a running adjustment cable, in two lifting load positions LT and L 2 ,
  • FIG. 3 Method steps of a method according to the invention for determining a wear state of at least one running strand.
  • a lifting device 1 designed as a crane, shown schematically in Fig. 1, comprises a running hoist rope 2 with a total length L, which is deflected via a rotatable pulley 3, with a wrap angle of 90 degrees. This means that the hoist rope 2 is deflected by 90 degrees by the pulley 3.
  • the running hoist rope 2 is designed as a laid wire rope in this embodiment. At a first end 4, the hoist rope 2 can be wound up and unwound onto a driven rope drum 5 in order to raise or lower a lifting load 6 which is attached to a second end 7 of the rope 2.
  • the lifting load 6 moves exclusively against or in the direction of gravity 8, that is to say upwards or downwards, from a lifting load position LT shown in Fig. 1 a to a lifting load position L 2 shown in Fig. 1 b and from the lifting load position L 2 to a lifting load position L 3 according to Fig. 1 c, which corresponds to the lifting load position LT with respect to a position of the lifting load 6.
  • a lifting load position L 4 according to Fig. 1 d corresponds to the lifting load position L 2 with respect to a position of another lifting load 9, while a lifting load position L 5 corresponds to the lifting load positions L 3 and LT with respect to a position of the lifting load 9.
  • the lifting load positions Li to L 3 do not differ from the lifting load positions L 4 and L 5. Only the lifting load 9 in the lifting load positions L 4 and L 5 is twice as large as the lifting load 6 in the lifting load positions Li to L 3 .
  • the hoist rope 2 is subjected to wear, in particular due to deflections, i.e. curvatures when winding or unwinding onto the rope drum 5 or when deflecting by the rope pulley 3. This means that each change in the lifting load position Li to L i+1 causes wear, which changes a state of wear, which can be a remaining service life.
  • the distance a is constant, i.e. the rotatable cable pulley 3 and the driven cable drum 5 are arranged stationary relative to one another.
  • the lifting device also has a sensor device with two sensors 10, 11, of which a motion sensor 10 is set up to detect a movement speed of the driven cable drum 5 and a weight sensor 11 is set up to determine a mass of the lifting load 6, 9.
  • a wireless transmission device (not shown) transmits sensor data from the sensors 10, 11 to an evaluation device (not shown in Fig. 1), which is designed as a computer and is set up to carry out a method according to the invention for determining a wear state of at least one running strand.
  • the hoist rope 2 with the total length L is divided into hoist rope segments 12 of equal size, i.e. of equal length, where the total length L is a distance between the ends of the hoist rope. For reasons of clarity, only individual hoist rope segments 12 are shown in Fig. 1.
  • each hoist rope segment 12 As well as the fixed position of each wire rope guide means, i.e. the driven rope drum 5 and the rotatable rope pulley 3, are known and stored in a database of the evaluation device designed as a computer.
  • a change in position of the lifting cable segments 12 is determined on the basis of the fixed position of the cable drum 5 and the cable pulley 3 in this embodiment and their geometric parameters by the evaluation device, which can determine the positions of the strand segments 12, whereby it is possible to determine overall which lifting cable segments 12 were subjected to alternating bending stress.
  • each hoist rope segment 12 is assigned a so-called bending cycle number, i.e. a number of bending cycles that have occurred. Those hoist rope segments that have the same number of bending cycles form a hoist rope section.
  • Fig. 1 f shows for each lifting load position LT to L 5 the number of bending cycles (BW) over a length of the lifting rope 2 from 0 to the total length L
  • Fig. 1 g shows the total number of bending cycles after reaching the lifting load position L 5 over a length of the lifting rope 2 from 0 to the total length L.
  • a plateau 14 comprises those lifting rope segments that were straight in the lifting load position LT and were wound onto the driven cable drum 5 by lifting the lifting load 6, while another plateau 13 comprises those lifting rope segments that were not bent when the lifting load position changed, i.e. were neither wound onto the cable drum 5 nor guided over the cable pulley 3.
  • the hoist rope section that has the highest number of bending cycles is relevant for determining the hoist rope's remaining service life or the hoist rope's remaining service life using calculation formulas known from the state of the art (see, for example, Klaus Feyrer, "Drahtseile - Beunk, strig, transport", 3rd edition, Vieweg Verlag, ISBN 978-3- 642-54295-4, Chapter 3.4.4), since the hoist rope segments of this hoist rope section were subjected to the highest stress.
  • the method according to the invention advantageously makes it possible to identify hoist rope segments that have experienced the greatest wear.
  • a visual inspection of the hoist rope 2 can be carried out over its entire length L, but it is possible to concentrate on the hoist rope section(s) 13-17 that are most heavily stressed.
  • a remaining service life is, for example, 125,000 bending cycles in the hoist rope section 17 and 155,000 in the hoist rope section 16.
  • the remaining service life of the hoist rope 2 is determined by the hoist rope section that has the shortest remaining service life. In this embodiment, this is the hoist rope section 17. Overall, the hoist rope 2 therefore has a remaining service life of 125,000 bending cycles.
  • a weight of the lifting load 9 (lifting load positions L 4 and L 5 ) is twice as large as a weight of the lifting load 6 (lifting load positions LT to L 3 ).
  • the weight can be determined by the weight sensor 1 1 .
  • Each hoist rope section 13-17 forms a hoist rope segment group S1 to S5, where S1 corresponds to the hoist rope section 13, S2 to the hoist rope section 14, etc.
  • S1 corresponds to the hoist rope section 13, S2 to the hoist rope section 14, etc.
  • the effective hoist load 6 is shown schematically as a hatched rectangle H1 and the effective hoist load 9 is shown schematically as a hatched rectangle H2 in the diagram which shows the number of bending cycles as a function of the hoist rope position.
  • a hoist rope segment group S1 to S5 those hoist rope segments 12 that were guided over equally sized pulleys and/or were loaded with the same longitudinal force, which in this embodiment is a hoist load 6, 9, are combined to form a load class K1 for the hoist load 6 and a further load class K2 for the hoist load 9.
  • the hoist rope segments 12 of the hoist rope section 17 form two load classes K1 and K2. This is shown in Fig. 1 i as an example for the hoist rope segment group S5.
  • a load class service life and/or a load class remaining service life is determined and from this a remaining service life and/or a remaining service life of the hoist rope segment group S1 to S5 is then determined.
  • a hoist rope remaining service life and/or a hoist rope remaining service life is determined based on the hoist rope segment group S1 to S5 that has the shortest hoist rope segment remaining service life and/or hoist rope segment remaining service life.
  • the remaining service life of the load class K1 1 is 10,000 bending cycles for the load class K1 and 89,000 bending cycles for the load class K2.
  • the remaining service life of the hoist rope segment group S5 is determined by the smallest value and is therefore 89,000 bending cycles.
  • the higher accuracy is shown compared to a method in which only a number of bending cycles is used to determine wear.
  • the remaining service life of the rope 2 according to Fig. 1 g is 125,000 bending cycles
  • the remaining service life of the rope according to Fig. 1 i is 89,000 bending cycles, which means that a correction of 36,000 bending cycles has taken place.
  • the corresponding correction factor is therefore 0.712.
  • the damage hypotheses take into account, for example, wear of the hoist rope due to guidance over rope sheaves, which leads to rope compression, or due to a permanent reduction in the hoist rope diameter caused by tensile loads. Damage hypotheses can be used, for example, for each hoist rope segment, each hoist rope segment group or each load class.
  • a very precise determination of the hoist rope's remaining service life or hoist rope's remaining service life can be made, as other relevant, load-dependent wear parameters are taken into account.
  • a damage hypothesis it is possible to identify a hoist rope section that has fewer bending cycles than other rope sections, but is more worn due to a higher load from a hoist load.
  • the trolley 19 is designed as a carriage that can be moved along a lifting device guide (not shown in Fig. 2).
  • the two-part adjustment cable 18, both parts of which are connected to the trolley 19 at their ends, can be wound up and unwound on driven trolley cable drums 21 or 22 to move the trolley 19.
  • the adjustment cable 18 is divided into equal-sized adjustment cable segments 23.
  • a number of revolutions of the driven trolley rope drum 21 and 22 and a rotation speed can be detected by motion sensors 24.
  • the hoist rope 2a can be wound up and unwound on a driven rope drum 5a and is guided over the rotating rope pulley 3a.
  • a variable distance of the cable drum 5a from the cable pulley 3a is designated ai, while a variable distance of the trolley cable drum 22 from the trolley 19 is designated bi.
  • a variable distance of a lifting load 6a from the cable pulley 3a is designated bi.
  • the index i stands for the respective lifting load position in this embodiment and can be 1 or 2.
  • the lifting load position Li shown in Fig. 2a and the lifting load position L 2 shown in Fig. 2b are considered.
  • This lifting movement is a combination of a lifting component 25 which is caused by a horizontal movement of the trolley 19 in the direction of an arrow 20 and a lifting component 26 which is caused by a movement of the lifting cable 2a of the lifting device 1 a which is wound onto a cable drum 5a.
  • Fig. 2c shows a number of bending cycles over a hoist rope length between 0 and a total length L for the two hoist parts 25, 26. To better separate the two movements, the two hoist parts 25, 26 in Fig. 2c are separated from each other by a vertical line 27. A remaining service life of the running hoist rope 2a can be determined from the number of bending cycles shown in Fig. 2c.
  • wear of the adjustment cable 18 is determined or that a weight of the lifting load 6a and geometric parameters of the cable pulley 3a and/or the cable drum 5a are included as wear parameters in determining the state of wear. This can be done analogously to the method described for Fig. 1 h and 1 i.
  • a first method step 100 at the beginning of a change of a load position Li to a subsequent load position L i+1 , sensor signals from sensors such as motion or weight sensors of the device are recorded at specific times tj and for discrete time steps At.
  • a position of strand segments of a running strand of the device is determined for each time tj.
  • a computer is preferably provided as an evaluation device on which evaluation software is run in which the positions of strand guide means at time tj as well as their geometric parameters and a course of the running strand between the strand guide means are stored in a database.
  • Each strand segment has its own strand segment data set in which wear-relevant parameters of the strand segment as well as its position at each time tj are stored.
  • a next method step 1 10 for each time tj, it is determined based on a change in position of each strand segment and with knowledge of the positions of the strand guide means whether a strand segment is experiencing a change in a state of wear. This is the case, for example, if a deflection by a strand guide means, i.e. a bending of the strand segment, occurs.
  • Values for a change in the wear state of the strand segments are known to the evaluation software. For example, the value for a full bending cycle is 1.0.
  • process step 100 is executed again.
  • strand segments with the same number of bending cycles are combined by the evaluation software to form a strand section (process step 140).
  • the method steps 100 to 150 or to 160 are carried out until the subsequent load position L i+1 , for example the lifting load position designated L 2 in Fig. 1, is reached.
  • a weight of a lifted load can also be taken into account as a wear parameter.
  • the weight of the load could be taken into account in method steps 120 and 130 and stored in the strand segment data set of the strand segment.
  • wear-relevant geometric parameters of strand guide means such as their diameter or their groove depth can be stored in the strand segment data set for each strand segment that this strand guide means passed when the load position Li changed to L i+1 .
  • strand segments with the same number of bending cycles would be combined by the evaluation software to form a strand section, with each strand section forming a strand segment group within which additional load classes with the same wear stress are formed.
  • the same wear stress can, for example, be an equal acting longitudinal force, which can correspond to a lifting load, and/or guidance via strand guide means of the same size.
  • a load class remaining service life and/or a load class remaining operating life is determined in order to determine a remaining service life and/or a remaining operating life of the strand segment group.
  • a remaining service life and/or remaining operating life of the current strand can be determined (method step 150), since this corresponds to the smallest remaining service life and/or remaining operating life of all strand segment groups.
  • a particularly precise and fast method is advantageously created.
  • a particularly graphical output of a wear parameter and/or a wear state of the running strand over its strand length i.e. a strand position
  • the method according to the invention can be designed as a simulation method in which changes in a load position of a lifting device can be determined virtually in a computer using virtual sensor data and the resulting wear on a running rope of the lifting device. The method according to the invention is therefore not dependent on real sensor data.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißzustands, insbesondere zur Vorhersage einer Restlebensdauer und/oder einer Restbetriebsdauer, mindestens eines laufenden Strangs (2; 2a, 18) einer den mindestens einen laufenden Strang zu deren bestimmungsgemäßer Verwendung nutzenden Vorrichtung (1; 1a), bei dem im Betrieb der Vorrichtung eine Position von Strangsegmenten (12; 12a, 23) des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) ermittelt wird. Zweckmäßigerweise wird für jedes Strangsegment (12; 12a, 23) des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) bei Änderung einer Lastposition (Li) einer mit der Vorrichtung (1; 1a) bewegten Last (6, 9; 6a) in eine darauffolgende Lastposition (Li+1) zumindest ein Verschleißparameter bestimmt wird, aus dem der Verschleißzustand des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) ermittelt wird. Vorteilhaft wird ein dynamisches Verfahren ausgebildet, das die tatsächlichen Änderungen von Lastpositionen zuständen berücksichtigt und dadurch im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eine genauere Bestimmung des Verschleißzustands ermöglicht.

Description

Beschreibung:
KV R&D Center GmbH, 66497 Contwig (Deutschland)
„Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißzustands, insbesondere zur Vorhersage einer Restlebensdauer und/oder einer Restbetriebsdauer, mindestens eines laufenden Strangs einer den mindestens einen laufenden Strang zu deren bestimmungsgemäßer Verwendung nutzenden Vorrichtung, Vorrichtung und Computerprogrammprodukt“
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißzustands, insbesondere zur Vorhersage einer Restlebensdauer und/oder einer Restbetriebsdauer, mindestens eines laufenden Strangs einer den mindestens einen laufenden Strang zu deren bestimmungsgemäßer Verwendung nutzenden Vorrichtung, bei dem im Betrieb der Vorrichtung eine Position von Strangsegmenten des mindestens einen laufenden Strangs ermittelt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die mindestens einen laufenden Strang sowie ein Strangführungsmittel für den mindestens einen laufenden Strang und eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Bewegungsgeschwindigkeit des Strangführungsmittels und/oder einer auf den mindestens einen Strang wirkenden Kraft aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.
Ein laufender Strang ist ein Strang einer Vorrichtung, der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Vorrichtung, also bei deren Betrieb, über Strangführungsmittel bewegt und dadurch umgelenkt, das heißt gebogen wird (siehe zum Beispiel die deutsche VDI-Richtl inie 2358 aus 2012, dort Abschnitt 5.1 ).
Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise eine Hubvorrichtung oder eine Verschlussvorrichtung sein.
Eine Hubvorrichtung ist eine Vorrichtung, die zur Bewegung einer Last, insbesondere zu deren Anheben oder Absenken, eingerichtet ist. Eine Hubvorrichtung kann ein Lastkran wie ein Turmdrehkran, ein Hafenkran, ein Raupenkran, ein Wippkran oder ein Aufzug sein, der als Personen- oder Lastenaufzug ausgebildet sein kann. Es versteht sich, dass ein Aufzug lediglich zur Bewegung einer Aufzugkabine mit oder entgegen einer Wirkrichtung der Schwerkraft vorgesehen ist. Ein laufender Strang einer Hubvorrichtung kann als Hubstrang oder als Verstellstrang ausgebildet sein. Durch den Hubstrang kann eine Bewegung einer mit der Hubvorrichtung zu bewegenden Last in oder entgegen einer Wirkrichtung der Erdanziehungskraft, das heißt nach oben oder unten, erfolgen, während durch den Verstellstrang eine Bewegung von verstellbaren, beispielsweise verschwenkbaren Hubvorrichtungselementen wie Auslegern oder sogenannten Katzen oder Trolleys von Kränen möglich ist.
Eine Verschlussvorrichtung kann zum Öffnen eines Wehrs oder einer Schleuse vorgesehen sein, bei dem bzw. bei der Verschlusstore, die auch als Schütze bezeichnet werden, beispielsweise durch laufende Ketten geöffnet oder verschlossen werden können. Insbesondere können die Verschlusstore horizontal bewegbar sein, das heißt aus einer Geschlossenposition in einer Offenposition oder umgekehrt.
Strangführungsmittel sind alle Mittel, die den laufenden Strang bei seiner Bewegung führen und können beispielsweise als Scheiben wie Seilscheiben, als Rollen wie Seilrollen, oder als Trommeln wie Seiltrommeln, auf die der laufende Strang aufgewickelt oder von denen der laufende Strang abgewickelt werden kann, ausgebildet sein.
Laufende Stränge können als Seil, beispielsweise als Drahtseil, Faserseil, Hybridseil, Lastband, Lastgurt oder Lastkette ausgebildet sein.
Während laufende Seile wie Drahtseile insbesondere für Lastkräne verwendet werden, werden Lastgurte oder Lastbänder beispielsweise für Personen- oder Lastaufzüge benutzt. Lastketten werden beispielsweise bei Verschlussvorrichtungen wie Schleusen oder Wehren verwendet.
Ein Strangsegment ist ein Abschnitt des mindestens einen laufenden Strangs, der eine Länge von zumindest 0,20 mm, vorzugsweise 0,50 bis 5,00 mm aufweist. Der Erfinder hat festgestellt, dass eine Strangsegmentlänge zwischen 0,5 mm und 5,00 mm zur Ausbildung eines besonders genauen Verfahrens führt, bei dem selbst bei sehr langen Strängen wie Kranseilen überraschenderweise nur ein unerheblicher rechnerischer Mehraufwand entsteht, insbesondere wenn das Verfahren als computerimplementiertes Verfahren oder Simulationsverfahren ausgebildet ist. Die Summe der Länge aller Strangsegmente entspricht einer Gesamtlänge L des mindestens einen laufenden Strangs.
Die Strangsegmente können auch mehrere Zentimeter oder mehrere Metern lang sein. Obwohl die Strangsegmente unterschiedlich groß, das heißt insbesondere unterschiedlich lang sein können, sind die Strangsegmente vorzugsweise gleich groß.
Gemäß Abschnitt 1 1 der deutschen VDI-Richtlinie 2358 aus 2012 ist die Gesamtbetriebsdauer eines Strangs als „Zeit zwischen dem Auflegen des [Strangs] und dem Erreichen eines der in den Normen festgelegten Ablegekriterien“ definiert, während die Gesamtlebensdauer als „Zeit zwischen dem Auflegen und dem Bruch des [Strangs]“ definiert ist. Die Gesamtbetriebsdauer ist also diejenige Zeit, die der Strang betriebssicher in der Vorrichtung verwendbar ist, während die Gesamtlebensdauer diejenige Zeit ist, die der Strang bis zum Ausfall benutzbar ist. Es versteht sich, dass die Gesamtbetriebsdauer kleiner ist als die Gesamtlebensdauer. Als ablegereif wird ein Strang bezeichnet, der aufgrund von Verschleiß gewechselt werden muss, um die Vorrichtung, insbesondere eine Hubvorrichtung, weiter sicher betreiben zu können (siehe hierzu beispielsweise ISO 4309 aus 08/2021 ).
Der Verschleißzustand eines laufenden Strangs im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise dessen Restbetriebsdauer oder dessen Restlebensdauer sein. Die Restbetriebsdauer und die Restlebensdauer berechnen sich aus der für den laufenden Strang vorgegebenen Gesamtbetriebsdauer oder der Gesamtlebensdauer abzüglich einer bereits erfolgten benutzungs- und lastabhängigen Benutzungsdauer.
Insbesondere kann die Restbetriebsdauer oder die Restlebensdauer als Anzahl verbleibender Biegewechsel des mindestens einen laufenden Strangs angegeben werden, anhand der abgeschätzt werden kann, wie lange die Vorrichtung noch betrieben werden kann, das heißt wieviele Biegewechsel noch erfolgen können, bis die Gesamtbetriebsdauer oder die Gesamtlebensdauer erreicht ist.
Ein Verschleißparameter kann die dem Fachmann bekannte, sogenannte Biegewechselzahl sein. Eine Krümmung des mindestens einen laufenden Strangs durch ein Strangführungsmittel bewirkt einen Biegewechsel, wobei ein voller Biegewechsel eine Krümmung von gerade zu gebogen zu gerade ist. Ein voller Biegewechsel hat die Biegewechselzahl 1 ,0.
Einen vollen Biegewechsel erfährt beispielsweise ein Strangsegment, das vollständig über ein Strangführungsmittel geführt und dadurch zwei Mal gebogen wird, einmal von gerade zu gebogen beim Übergang in das Strangführungsmittel und ein zweites Mal von gebogen zu gerade beim Verlassen des Strangführungsmittels. Ein halber Biegewechsel wäre eine einzige Krümmung von gerade zu gebogen oder umgekehrt und hätte die Biegewechselzahl 0,5.
Verschiedene Arten von Biegewechseln sowie deren zugehörige Biegewechselzahl sind in der VDI-Richtlinie 2358 aus 2012 beispielsweise auf S. 12 (Abschnitt Kurzzeichen) beschrieben.
Weitere Verschleißparameter können geometrische Parameter des Strangführungsmittels der Vorrichtung sein, geometrische Parameter des mindestens einen laufenden Strangs wie dessen Durchmesser oder dessen Machart und/oder eine auf den mindestens einen Strang wirkende Kraft, insbesondere eine in einer Längsrichtung des mindestens einen Strangs wirkende Kraft. Es werden solche Parameter herangezogen, die verschleißrelevant sind, und die durch entsprechende Sensoren wie Gewichts- oder Kraftsensoren einfach zu bestimmen sind.
Die Machart eines Drahtseils wird beispielsweise durch eine Anzahl an Litzen sowie eine Anzahl an Litzenlagen bestimmt (s. hierzu ISO 4309 aus 08/2021 ). Die Machart eines Seils kann auch als Seilklasse bezeichnet werden (s. z. B. DIN EN 12385-2 aus 2008).
Außerdem kann eine Rillengröße eines Strangführungsmittels wie einer Strangführungsscheibe einen Einfluss auf den Strangverschleiß haben, wenn der Strang beispielsweise unter Zugbeanspruchung in die Rille hineingequetscht wird und dadurch durch Querkräfte belastet wird.
Ein Durchmesser des Strangführungsmittels, durch das ein Krümmungsradius des Strangs bei dessen Führung festgelegt ist, ist ferner verschleißrelevant.
Denkbar ist, dass aus vorgenannten Verschleißparametern weitere Verschleißparameter ermittelt werden, beispielsweise sogenannte Biegewechselfaktoren, die wiederum von einer Strangbiegelänge und/oder einem Strangdurchmesser abhängen.
Anhand der Verschleißparameter kann der Verschleißzustand des laufenden Strangs bestimmt werden. Hierzu bestehen Vorhersagemodelle, die beispielsweise aus „Drahtseile - Bemessung, Betrieb, Sicherheit“ (Klaus Freyrer, 3. Auflage, Vieweg Verlag, ISBN 978-3-642- 54295-4) oder der ISO 4309 (Fassung: August 2021 ) bekannt sind.
Es versteht sind, dass die Übertragung der Vorhersagemodelle auf andere Seilarten wie Faserseile oder Hybridseile den Fachmann nicht vor Probleme stellt. Weitere Vorhersagemodeel sind insbesondere aus „Zur Abschätzung der Lebensdauer von laufenden hochmodularen Faserseilen“ (Gregor Novak, Dissertation; Berichte aus dem Institut für Fördertechnik und Logistik, Universität Stuttgart; November 2017) und aus „Beitrag zur Untersuchung des Lebensdauerverhaltens von Drahtseilen unter einer kombinierten Beanspruchung aus Zug, Biegung und Torsion“ (Tobias Weber, Dissertation; Berichte aus dem Institut für Fördertechnik und Logistik, Universität Stuttgart; September 2013) bekannt.
Zu den in der vorliegenden Anmeldung genannten Definitionen wird außerdem auf die dem Fachmann bekannte deutsche VDI-Richtlinie 2358 aus 2012 sowie darin zitierte Normen, insbesondere die ISO 4309, verwiesen.
Aus DE 10 2013 017 1 10 A1 sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu Bestimmung der Ablegereife eines Faserseils eines im Betrieb befindlichen Turmdrehkrans anhand von einer Veränderung der Drehsteifigkeit des Faserseils bekannt. Grundlage dieses Verfahrens ist die Erkenntnis, dass die Drehsteifigkeit eines Faserseil mit zunehmender Lastzahl zunimmt. Wird ein Grenzwert überschritten, wird einem Kranführer ein akustisches oder optische Signal angezeigt, wonach das Seil ablegereif ist.
Aus DE 10 2013 014 265 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer eines Faserseils eines Krans bekannt. Die Kenngröße, anhand der eine Seillebensdauer ermittelt wird, ist eine Veränderung einer Biegesteifigkeit des Faserseils.
CN 1031 12781 A beschreibt ein Verfahren zur Echtzeitbestimmung einer Seillebensdauer eines Drahtseils, welches in einem Kran eingesetzt wird, anhand einer Biegewechselverteilung. Dadurch, dass jedes Seil nur eine bestimmte Anzahl an Biegewechselbelastungen bis zur Ablegereife erreichen darf, kann in Echtzeit ermittelt werden, wann das Seil auszutauschen ist. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Ablegereife lediglich anhand der Biegewechselverteilung ermittelt wird und weitere verschleißrelevante Faktoren, insbesondere ein Gewicht einer bewegten Last, nicht berücksichtigt werden. Dadurch ist das aus CN 1031 12781 A bekannte Verfahren sehr ungenau. Auch werden in CN 103112781 A keine Wechselwirkungen eines Hubstrangs mit einem Verstellstrang berücksichtigt.
DE 20 201 1 001 846 U1 beschreibt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung einer verbleibenden Faserseillebensdauer eines in einem Kran benutzten Faserseils. Dazu werden mehrere Parameter herangezogen, insbesondere ein sogenanntes Indikatorprofil, welches in den Kern einer Litze oder zwischen Fasersträngen eingebettet sein kann und das schneller als die Faserseile oder Faserstränge des Faserseils Veränderungen bei Belastung zeigt. Von einer Erfassungseinrichtung werden mehrere magnetische, mechanische, optische und/oder elektronische Seilkenngrößen, beispielsweise ein zurückgelegter Seilweg oder die Dehnung eines Seilabschnitts erfasst. Durch eine Auswerteinheit wird anhand der Seilkenngrößen bestimmt, ob das Faserseil ablegereif ist.
Ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes an einem Windenseil einer Pistenraupe sowie zur Bestimmung einer Restbetriebsdauer ist aus DE 10 201 1 080 466 A1 bekannt. Dazu erfassen Sensoren verschiedene Seilparameter, teilweise mittelbar anhand einer Stellung eines Windenarmes oder einer GPS-Position der Pistenraupe.
Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißzustands eines Drahtseils sind ferner aus DE 10 2004 063 709 B3, US 2017/045493 A1 und JP 2020 040801 A bekannt.
Aus dem Stand der Technik ist außerdem bekannt, dass bei Annahme bestimmter Lastfälle die Lebensdauer eines laufenden Seils abschätzbar ist. Da diese Annahmen in der Praxis häufig fehlerbehaftet sind, ist eine solche Lebensdauervorhersage, die als statische Lebensdauervorhersage bezeichnet wird, ungenau. Nachteilig sind häufige Sichtprüfungen erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch das eine genauere Bestimmung des Verschleißzustandes eines laufenden Strangs einer Vorrichtung, die eine Hub- oder eine Verschlussvorrichtung sein kann, möglich ist, insbesondere in Echtzeit.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass für jedes Strangsegment des mindestens einen laufenden Strangs bei Änderung einer Lastposition Li einer mit der Vorrichtung bewegten Last in eine darauffolgende Lastposition Li+1 zumindest ein Verschleißparameter bestimmt wird, aus dem der Verschleißzustand des mindestens einen laufenden Strangs ermittelt wird.
Die Lastpositionen Li und Li+i betrifft eine räumliche Anordnung einer Last, die durch die Vorrichtung aus einer ersten Position Li in eine darauffolgende Position Li+1 bewegt wird. Wird eine Hublast beispielsweise von einem Kran um 10 m angehoben, wäre dies eine Änderung einer ersten Lastposition Lb in dem die Hublast an einen Kranhaken angebracht wird, in eine Lastposition L2, in der die Hublast um 10 m angehoben ist.
Werden Schleusentore einer Schleuse geöffnet, wäre dies eine Änderung einer Lastposition L das heißt einer Geschlossenstellung der Schleusentore, in eine Lastposition L2, das heißt eine Offenstellung der Schleusentore. Durch eine beispielsweise horizontale Bewegung der Schleusentore würde ein laufender Strang, durch den die Öffnung bewirkt wird, verschleißbeansprucht.
Ein erstes Strangsegment kann dasjenige Strangsegment sein, durch das der laufende Strang mit einem Strangführungsmittel wie einer Seiltrommel verbunden ist, während ein letztes Strangsegment dasjenige sein kann, das beispielsweise mit einem Lastaufnahmemittel wie einem Kranhaken verbunden ist.
Zweckmäßigerweise wird für jedes der Strangsegmente der mindestens eine Verschleißparameter, insbesondere eine Biegewechselzahl und/oder eine auf das Strangsegment wirkende Längskraft, ermittelt, und daraus wird für jedes Strangsegmente eine Restlebensdauer und/ oder eine Restbetriebsdauer ermittelt.
Bei laufenden Strängen wie Drahtseilen für Hubvorrichtungen, beispielsweise Kräne, sind relevante Verschleißparameter beispielsweise eine Biegewechselzahl, eine auf das Seil wirkende Längskraft, die durch ein Gewicht einer Hublast bestimmt wird, und ein Durchmesser von Strangführungsmitteln, über die der laufende Strang geführt wird.
Dadurch, dass für jedes Strangsegment eine Restlebensdauer und/oder eine Restbetriebsdauer ermittelt wird, wird vorzugsweise ein besonders genaues Vorhersageverfahren geschaffen. Hierzu hat der Erfinder erkannt, dass dasjenige Strangsegment oder diejenigen Strangsegmente, das oder die die geringste Restlebensdauer oder Restbetriebsdauer aufweisen, der Restbetriebsdauer bzw. die Restlebensdauer des laufenden Strangs entsprechen. Nur diejenigen Strangsegmente müssen einer Inspektion wie einer Sichtprüfung unterzogen werden müssen, so dass ein Inspektionsaufwand für einen laufenden Strang durch das erfindungsgemäße Verfahren erheblich reduziert wird.
Es ist denkbar, dass ein Korrekturfaktor berechnet wird, durch den eine als Anzahl verbleibender Biegewechsel ausgedrückte Betriebsdauer und/oder Restlebensdauer verringert wird. Ein solcher Korrekturfaktor, der kleiner 1 und größer Null ist, kann beispielsweise dann berechnet werden, wenn ein laufender Strang mit unterschiedlich schweren Lasten benutzt wird, oder wenn einige Strangsegmente eines laufenden Strangs eine gleiche Anzahl an Biegewechseln wie andere Strangsegmente aufweisen, jedoch über ein Strangführungsmittel geführt wurden, das einen geringeren Durchmesser aufweist als dasjenige, über das die anderen Strangsegmente geführt wurden. Je höher die Last oder je kleiner ein Strangführungsmitteldurchmesser, desto höher ist ein Verschleiß eines laufenden Strangs bzw. der betroffenen Strangsegmente und desto geringer ist die Restbetriebsdauer oder die Restlebensdauer des laufenden Strangs.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Verschleißzustand für jede Änderung einer Lastposition D ermittelt werden. Vorteilhaft wird ein dynamisches Verfahren ausgebildet, das die tatsächlichen Änderungen von Lastpositionen berücksichtigt und dadurch im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eine genauere Bestimmung des Verschleißzustands ermöglicht.
Zweckmäßigerweise wird die Position eines jeden Strangsegments des mindestens einen laufenden Strangs anhand einer Position eines den mindestens einen laufenden Strang führenden Strangführungsmittels und/oder einer Bewegungsgeschwindigkeit eines den mindestens einen laufenden Strang führenden Strangführungsmittels bei der Änderung der Lastposition Li in die darauffolgende Lastposition Li+i ermittelt.
Dazu kann von ein einer Sensoreinrichtung, mit der die Vorrichtung versehen ist, und die einen Sensor zur Bestimmung einer Bewegungsgeschwindigkeit eines Strangführungsmittels umfasst, bei Änderung der Lastposition Li in die darauffolgende Lastposition Li+1 nach festgelegten Zeitschritten At zu Zeiten tj jeweils eine Position der Strangsegmente ermittelt werden, indem bekannte geometrische Parameter des Strangführungsmittels und/oder eine Drehgeschwindigkeit des Strangführungsmittels herangezogen werden.
Beispielsweise wird bei einem Turmdrehkran ein Hubweg, um den eine Last angehoben wird, durch eine Anzahl an Umdrehungen einer Seiltrommel, auf die ein eine Hublast tragendes Hubseil beim Anheben aufgewickelt wird, und deren Durchmesser sowie weitere geometrische Parameter festgelegt. Dadurch kann für jedes Strangsegment dessen Position zu jedem Zeitpunkt t, bei der Änderung der Hublastposition D in die darauffolgende Hublastposition Li+1 bestimmt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung werden benachbarte Strangsegmente des mindestens einen laufenden Strangs mit gleicher Biegewechselzahl zu einem eine Strangsegmentgruppe bildenden Strangabschnitt zusammengefasst und innerhalb einer jeden Strangsegmentgruppe werden Belastungsklassen gebildet, wobei Strangsegmente gleicher Verschleißbeanspruchung, insbesondere über gleich große Strangführungsmittel geführte und/oder mit gleicher Längskraft belastete Strangsegmente, eine Belastungsklasse bilden.
Vorteilhaft wird durch Bildung von Strangsegmentgruppen ein effizientes Verfahren geschaffen, da nicht für jedes Strangsegment ein eigener Verschleißzustand berechnet werden muss, sondern lediglich für Strangsegmentgruppen. Weist ein laufender Strang beispielsweise 100 Strangsegmente auf, die zu drei Strangsegementgruppen zusammenfasst werden können, muss der Verschleißzustand dreimal bestimmt werden und eben keine 100 Mal. Insbesondere können die Strangsegmente unmittelbar benachbart sein.
Bei einem laufenden Strang einer Hubvorrichtung sind beispielsweise eine auf den Strang bzw. dessen Strangsegmente wirkende Längskraft, eine Anzahl an Biegewechseln und ein Durchmesser eines Strangführungsmittels diejenigen relevanten Verschleißparameter, die zur Bestimmung einer Restlebensdauer und/oder Restbetriebsdauer relevant sind. Eine Hinzuziehung weiterer relevanter Verschleißparameter wie einer Rillentiefe eines Strangfüh- rungsgmittels ist denkbar.
Strangsegmente gleicher Verschleißbeanspruchung sind insbesondere solche einer Strangsegmentgruppe, die mit gleicher Längskraft beansprucht wurden und/oder über gleich große Strangführungsmittel geführt wurden, insbesondere über solchen mit gleichem Durchmesser und gleicher Rillentiefe. Eine Heranziehung anderer Verschleißparameter wie einer Strangführungsmittelrillentiefe ist denkbar.
Durch Bildung von Strangsegmentgruppen kann ein computerunterstützter Rechenaufwand zur Bestimmung des Verschleißzustands erheblich reduziert werden.
Durch Bildung von Belastungsklassen innerhalb einer Strangsegmentgruppe wird ein besonders genaues Verfahren geschaffen, da nicht nur eine Anzahl an Biegewechseln zur Bestimmung des Verschleißzustands berücksichtigt wird, sondern außerdem weitere relevante Verschleißparameter, die als Korrekturen wirken, durch die eine Restlebensdauer oder Restbetriebsdauer bei gleicher Biegewechselzahl herabgesetzt wird.
Wird ein Strangsegment beispielsweise über ein Strangführungsmittel mit einem Durchmesser di geführt, so ist dessen Verschleiß bei gleicher Biegewechselzahl höher als bei Führung über ein Strangführungsmittel mit einem Durchmesser d2, wobei di < d2 ist.
Insbesondere ein Verschleißzustand solcher Strangsegmente, die zwar weniger Biegewechsel erfahren als andere Strangsegmente, jedoch höher belastet sind als diese, da die Biege- wechsel durch Strangführungsmittel erfolgt sind, die beispielsweise einen besonders kleinen Durchmesser aufweisen, kann durch ein erfindungsgemäßes Verfahren ermittelt werden, so dass ein Verschleißzustand des gesamten laufenden Strangs besonders präzise ermittelbar ist.
Es ist vorteilhaft und benutzerfreundlich, wenn eine Restlebensdauer oder eine Restbetriebsdauer in einer Anzahl verbleibender Biegewechsel ermittelt und einem Benutzer angezeigt wird. Denkbar ist, dass die Restlebensdauer oder die Restbetriebsdauer einem Benutzer einer Hubvorrichtung als Anzahl verbleibender Lasthübe angegeben wird.
Durch Bildung von Strangsegmentgruppen mit Belastungsklassen wird außerdem sichergestellt, dass selbst bei großen Lastpositionsänderungen eine genaue Bestimmung der Restlebensdauer und Restbetriebsdauer des laufenden Strangs möglich ist, da auch Zwischenschritte erfasst werden können.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Belastungsklassenrestlebensdauer und/oder eine Belastungsklassenrestbetriebsdauer für jede Belastungsklasse ermittelt, und daraus wird eine Restlebensdauer und/oder eine Restbetriebsdauer der Strangsegementgruppe ermittelt.
Vorteilhaft kann innerhalb einer Strangsegmentgruppe festgestellt werden, welche Belastungsklasse die Restlebensdauer und/oder eine Restbetriebsdauer der Strangsegementgruppe maßgeblich bestimmt. Vorteilhaft ist eine Korrektur einer ausschließlich auf einer Biegewechselzahlbestimmung basierenden Restlebensdauer und/oder eine Restbetriebsdauer möglich. Es wird ein besonders genaues Verfahren geschaffen, bei dem der Verschleißzustand einem Benutzer verständlich anzeigbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Verschleißzustand des mindestens einen laufenden Strangs in der Lastposition Li+i ausgehend von der Lastposition E ermittelt.
Zur Bestimmung des Verschleißzustandes des mindestens einen laufenden Strangs wird lediglich eine Veränderung gegenüber einem bestehenden Verschleißzustand betrachtet. Vorteilhaft wird ein besonders effizientes Verfahren ausgebildet.
Beispielsweise kann ein Verschleißzustand in der Lastposition E eine verbleibende Anzahl an Biegewechseln bis zum Erreichen der sogenannten Ablegereife des laufenden Strangs sein. Eine verbleibende Anzahl an Biegewechseln bis Erreichen der Ablegereife in der Lastposition Li+1 ergäbe sich aus derjenigen in der Lastposition Li abzüglich einer Anzahl an Bie- gewechseln, die durch Verschleiß bei der Änderung der Lastposition Li in die darauffolgende Lastposition Li+1 ermittelt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Verschleißzustand des mindestens einen laufenden Strangs anhand einer Schadenshypothese ermittelt, für die eine Bewegung des mindestens einen laufenden Strangs sowie eine auf den mindestens einen laufenden Strang wirkende Kraft bei der Änderung der Lastposition Li in die darauffolgende Lastposition Li+1 berücksichtigt werden.
Eine Schadenshypothese kann eine Gleichung sein, in die Werte ermittelter Verschleißparameter eingesetzt werden und die eine Restlebensdauer oder eine Restbetriebsdauer als Funktion der Verschleißparameter ausgibt. Beispiele für Schadenshypothesen finden sich beispielsweise im zuvor genannten Buch von Klaus Feyrer, „Drahtseile - Bemessung, Betrieb, Sicherheit“, dort insbesondere in Kapitel 3.4 - Allgemeine Berechnungsmethode für Seiltriebe.
Je nach Anwendungsfall können komplexere Schadenshypothesen, die zusätzlich tatsächlich auf den laufenden Strang wirkende Kräfte für jedes Strangsegment berücksichtigen. Diese Kräfte können Reibungskräfte zwischen dem Strang und einem Strangführungsmittel sein, oder Querkräfte, die aufgrund einer Strangführung durch das Strangführungsmittel auftreten. Denkbar ist, dass durch Hinzunahme geometrischer Parameter der Strangführungsmittel wie deren Durchmesser oder eine Rillentiefe und/oder -breite Korrekturfaktoren ermittelt werden, die den Verschleißzustand maßgeblich bestimmen, das heißt insbesondere eine Restbetriebsdauer und/oder eine Restlebensdauer herabsetzen.
Zweckmäßigerweise wird der Verschleißzustand des mindestens einen laufenden Strangs im Betrieb der Vorrichtung fortlaufend ermittelt.
Vorteilhaft kann sich eine mit einer Wartung oder Inspektion des mindestens einen laufenden Strangs befasste Person auf diejenigen Strangabschnitte konzentrieren, die besonders verschlissen wurden. Weiter vorteilhaft wird ein Echzeitverfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustandes des mindestens einen laufenden Strangs ausgebildet.
Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten, statischen Verfahren, wo Annahmen über mögliche Lastpositionen getroffen werden müssen, um eine Restbetriebsdauer oder Restlebensdauer eines laufenden Strangs zu bestimmen, ermöglicht eine kontinuierliche Echtzeitermittlung des Verschleißzustands vorteilhaft eine genauere Lebensdauer- oder Betriebsdauervorhersage sowie die Möglichkeit, solche Strangabschnitte zu identifizieren, die besonders verschlissen sind. Diese können beispielsweise zusätzlich intensiv sichtgeprüft werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird für jeden laufenden Strang einer Hubvorrichtung, die mehrere laufende Stränge aufweist, ein Verschleißzustand eines Hubstrangs und/oder eines Verstellstrangs der Hubvorrichtung in der Lastposition Li+1 bestimmt, vorzugsweise derart, dass Wechselwirkungen der mehreren laufenden Stränge berücksichtigt werden.
Bei einer Hubvorrichtung ist eine Lastposition eine räumliche Anordnung einer Hublast. Ein laufender Strang kann ein Hubstrang sein, während ein weiterer laufender Strang ein Verstellstrang der Hubvorrichtung sein kann.
Derzeit bekannte Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustands mindestens eines laufenden Strangs betreffen üblicherweise ausschließlich den Verschleißzustand des Laststrangs ohne Berücksichtigung von Verschleiß, den der Hubstrang aufgrund einer Bewegung des Verstellstrangs erfährt. Der Verstellstrang wird üblicherweise bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht betrachtet und lediglich einer regelmäßigen, zeitintensiven Sichtprüfung unterzogen, während der die Hubvorrichtung nicht benutzbar ist.
Wechselwirkungen von Strängen treten beispielsweise dann auf, wenn durch eine erste Bewegung eines Verstellstrangs ein Strangführungsmittel, das einen Hubstrang führt, seine räumliche Position derart verändert, dass der Hubstrang beispielsweise durch eine zweite Bewegung, die eine vertikale Hublastbewegung sein kann, mehr Biegewechsel erfährt als ohne Berücksichtigung der ersten, horizontalen Bewegung des Strangführungsmittels.
Ein Verschleißzustand des Hubstrangs in der Lastposition Li+i kann durch Überlagerung von Verschleißzuständen, die durch die beiden Bewegungen, die unabhängig voneinander betrachtet werden können, ermittelt werden.
Es versteht sich, dass mehr als zwei unabhängige Bewegungen denkbar sind.
Vorteilhaft ist eine besonders genaue Bestimmung eines Verschleißzustands der laufenden Stränge der Hubvorrichtung möglich und damit eine besonders zuverlässige Bestimmung einer Restlebensdauer und/oder einer Restbetriebsdauer, nach der ein Austausch des zumindest einen Strangs erfolgen muss.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für solche Hubvorrichtungen vorteilhaft, die beispielsweise mehrere angetriebene Strangtrommeln wie Seiltrommeln aufweisen, beispielsweise Turmdrehkräne, Wipp-, Mobil-, Raupen- oder Containerverladekräne. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Verfahren als computerimplementiertes Verfahren ausgebildet.
Dazu kann der Computer eine Datenbank aufweisen, in der Positionen von Strangführungsmitteln, die veränderbaren Positionen der Strangsegmente, sowie geometrische Parameter des benutzten laufenden Strangs und der Strangführungsmittel hinterlegt sind.
Bei Änderung der Lastposition Li in die darauffolgende Lastposition Li+1 kann anhand der in der Datenbank hinterlegten Daten eine Positionsänderung eines jeden Strangsegments bereits während der Positionsänderung bestimmt werden. Es kann außerdem eine Veränderung einer räumlichen Position eines Strangführungsmittels berücksichtigt werden.
Wird bei dieser Positionsänderung beispielsweise eine verschleißrelevante Bewegung eines der Strangsegmente, beispielsweise über ein Strangführungsmittel, festgestellt, erfolgt für dieses Strangsegment ein Eintrag in die Datenbank in einen Strangsegmentdatensatz. Beispielweise kann für ein Aufwickeln eines Strangsegments auf eine Trommel der Strangsege- mentdatensatz um eine Biegewechselzahl von 0,5 ergänzt werden.
Für die Strangsegmente oder für Strangabschnitte, die Strangsegmente mit gleichen Verschleißparametern aufweisen, wird ein Verschleißzustand berechnet und ein Ausgangssignal erzeugt und ausgegeben. Dazu können verschiedene Verschleißparameter sowie Berechnungsmethoden zur Bestimmung des Verschleißzustands, beispielsweise Schadenshypothesen, anhand der Verschleißparameter in der Datenbank hinterlegt sein.
Es versteht sich, dass verschleißrelevante geometrische Parameter eines der Strangführungsmittel, die ein Strangsegment bei der Änderung der Lastposition Li in die darauffolgende Lastposition Li+1 passiert hat, den Strangsegmentdatensatz ergänzen können.
Es versteht sich außerdem, dass Strangsegmentgruppen und/oder Belastungsklassen gebildet und in der Datenbank hinterlegt werden können, wobei ein Parameter des Strangsegmentdatensatzes dessen Zugehörigkeit zu einer Strangsegmentgruppe und/oder einer Belastungsklasse ist.
Das Ausgangssignal kann eine verbleibende Biegewechselzahl bis zum Erreichen der Ablegereife oder eines Strangversagens oder eine verbleibende Anzahl an Lasthüben sein. Zweckmäßigerweise wird der mindestens eine Verschleißparameter und/oder der Verschleißzustand des mindestens einen laufenden Strangs grafisch über eine Länge des laufenden Strangs auf einem Anzeigebildschirm angezeigt, vorzugsweise während oder nach einer jeden Änderung der Lastposition Li in die darauffolgende Lastposition Li+1.
Eine solche grafische Darstellung kann ein Diagramm sein, bei dem der mindestens eine Verschleißparameter und/oder der Verschleißzustand als Funktion einer Strangposition zwischen 0 und einer Gesamtlänge L des laufenden Strangs angezeigt wird.
Denkbar ist, dass eine Anzeige als Funktion der Strangsegmente erfolgt, wobei ein erstes Strangsegment an der Position 0 beginnt ein letztes Strangsegment an der Position L (Gesamtlänge des Strangs) endet.
Vorteilhaft ist eine Echtzeitüberwachung des laufenden Strangs möglich, bei der weiter vorteilhaft besonders belastete Strangbereiche leicht erkennbar sind.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Veränderung des mindestens einen Verschleißparameters und/oder des Verschleißzustands des mindestens einen laufenden Strangs während der Änderung der Lastposition E in die darauffolgende Lastposition Li+1 grafisch über eine Länge des laufenden Strangs kontinuierlich auf einem Anzeigebildschirm angezeigt.
Eine solche grafische Darstellung kann ein sich nach einem jeden Zeitschritt At veränderndes Diagramm sein, bei dem der mindestens eine Verschleißparameter und/oder der Verschleißzustand als Funktion einer Strangposition zwischen 0 und einer Gesamtlänge L des laufenden Strangs angezeigt wird. At ist ein Zeitschritt, nach dem eine Positionsbestimmung von Strangsegmenten während einer Änderung der Lastposition E zu Li+i erfolgt.
Vorteilhaft kann Verschleiß in Echtzeit bereits während der Änderung einer Lastposition verfolgt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Verfahren als Simulationsverfahren ausgebildet ist, bei dem eine Vorhersage eines Verschleißzustands eines laufenden Strangs bei Änderung einer Lastposition E einer bewegten Last in eine darauffolgende Lastposition Li+1 erfolgt.
Ist ein erfindungsgemäßes Verfahren als Simulationsverfahren ausgebildet, kann ein Konstrukteur einer Hub- oder Verschlussvorrichtung verschiedene Lastfälle simulieren und einen Verschleißzustand eines laufenden Strangs der Hub- oder Verschlussvorrichtung ermitteln. Anhand eines Simulationsergebnisses ist denkbar, dass eine Konstruktion der Hub- oder Verschlussvorrichtung derart geändert wird, dass bei gleichen Lastfällen eine länger Restbetriebsdauer oder eine längere Restlebensdauer des laufenden Strangs erreicht wird. Dazu können zum Beispiel Strangführungsmittel wie Seilscheiben geometrisch verändert werden, oder deren räumliche Position innerhalb der Hub- oder Verschlussvorrichtung kann verändert werden.
Vorteilhaft ist durch ein als Simulationsverfahren ausgebildetes erfindungsgemäßes Verfahren eine auf Strangverschleiß optimierte Auslegung einer Hub- oder Verschlussvorrichtung möglich.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die insbesondere eine Hubvorrichtung oder eine Verschlussvorrichtung ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Antriebseinrichtung zur Bewegung des mindestens einen laufenden Strangs umfasst und zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
Eine Antriebseinrichtung ist zur Bewegung des mindestens einen laufenden Strangs vorgesehen und wäre beispielsweise bei einem Kran ein Trommelantrieb, das heißt eine angetriebene Seiltrommel, auf die ein laufendes Hubseil auf- und abgewickelt werden kann.
Es ist nicht erforderlich, dass die Vorrichtung selbst eine Auswerteinrichtung wie einen Computer aufweist. Denkbar ist, dass lediglich Sensordaten der Vorrichtung gesammelt und durch eine Übertragungseinrichtung drahtlos an die Auswerteinrichtung übermittelt werden, wobei die Auswerteinrichtung zur Bestimmung des Verschleißzustandes, der eine Restlebensdauer und/oder eine Restbetriebsdauer des mindestens einen laufenden Strangs sein kann, eingerichtet ist.
Vorteilhaft können Sensordaten verschiedener betriebener Vorrichtungen zentral gespeichert und verarbeitet werden. Insbesondere kann eine Datenbank vorgesehen sein, in der sämtliche Sensordaten gespeichert werden. Denkbar ist, dass historische Sensordaten zur Bestimmung des Verschleißzustandes des mindestens einen laufenden Strangs mit neuen oder bisher nicht verwendeten Vorhersagemodellen oder Schadenshypothesen benutzt werden. Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren im kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung derart angepasst werden, dass eine noch genauere Bestimmung des Verschleißzustandes möglich ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens einen Verstellstrang und/oder mindestens einen Hubstrang auf. Vorteilhaft ist eine Bestimmung eines Verschleißzustands von laufenden Strängen selbst für komplexe Vorrichtungen mit vielen Strängen, bei- spielsweise für Kräne wie Turmdrehkräne, Containerverladekräne oder andere Hubvorrichtungen, zuverlässig möglich.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt ist dadurch gekennzeichnet, dass dieses Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch den Computer diesen veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren nach Anspruch 7 oder 11 auszuführen.
Durch Verwendung eines Computers ist ein hoher Automatisierungsgrad möglich. Außerdem können die ermittelten Verschleißparameter gespeichert und jederzeit abgerufen werden, um diese beispielsweise mit anderen, beispielsweise genaueren und rechenintensiveren Modellen zur Bestimmung eines Verschleißzustandes zu verwenden. Vorteilhaft wird außerdem ein Verfahren geschaffen, durch das eine Ermittlung des Verschleißzustands des mindestens einen laufenden Strangs rückwirkend möglich ist, wozu auf gespeicherte Daten zurückgegriffen werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten, sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die als Hubvorrichtung ausgebildet ist, in fünf verschiedenen Hublastpositionen Li bis L5,
Fig. 2 Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung, die als Hubvorrichtung ausgebildet ist, und die ein laufendes Verstellseil aufweist, in zwei Hublastpositionen LT und L2,
Fig. 3 Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung eines Verschleißzustands mindestens eines laufenden Strangs.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Fig. 3 sowie eine Ermittlung einer Restlebensdauer und einer Restbetriebsdauer wird an in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen, die einfache Hubvorrichtungen zeigen, erklärt.
Ein in Fig. 1 schematisch gezeigte, als Kran ausgebildete Hubvorrichtung 1 umfasst ein laufendes Hubseil 2 mit einer Gesamtlänge L, das über eine drehbare Seilscheibe 3 umgelenkt wird, wobei ein Umschlingungswinkel 90 Grad beträgt. Dies bedeutet, dass das Hubseil 2 durch die Seilscheibe 3 um 90 Grad umgelenkt wird. Das laufende Hubseil 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als geschlagenes Drahtseil ausgebildet. An einem ersten Ende 4 kann das Hubseil 2 auf eine angetriebene Seiltrommel 5 auf- und abgewickelt werden, um eine Hublast 6, die an einem zweiten Ende 7 des Seils 2 angebracht ist, anzuheben oder abzusenken.
Eine Bewegung der Hublast 6 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ausschließlich entgegen oder in Wirkrichtung der Schwerkraft 8, das heißt nach oben oder unten, aus einer in Fig. 1 a gezeigten Hublastposition LT in eine in Fig. 1 b gezeigte Hublastposition L2 und aus der Hublastposition L2 in eine Hublastposition L3 gemäß Fig. 1c, die bezogen auf eine Position der Hublast 6 der Hublastposition LT entspricht. Eine Hublastposition L4 gemäß Fig. 1 d entspricht bezogen auf eine Position einer weiteren Hublast 9 der Hublastposition L2, während eine Hublastposition L5 bezogen auf eine Position der Hublast 9 den Hublastpositionen L3 und LT entspricht. Die Hublastpositionen Li bis L3 unterscheiden sich nicht von den Hublastpositionen L4 und L5. Lediglich die Hublast 9 ist in den Hublastpositionen L4 und L5 doppelt so groß ist wie die Hublast 6 in den Hublastpositionen Li bis L3.
Bei jeder Bewegung aus der ersten Hublastposition Li in die darauffolgende Hublastposition Li+1 wird das Hubseil 2 verschleißbeansprucht, insbesondere durch Umlenkungen, das heißt Krümmungen beim Auf- oder Abwickeln auf die Seiltrommel 5 oder beim Umlenken durch die Seilscheibe 3. Das heißt, dass jede Änderung der Hublastposition Li zu Li+1 Verschleiß bewirkt, durch den sich ein Verschleißzustand, der eine Restbetriebsdauer sein kann, verändert.
Ein Abstand der Seiltrommel 5 zu der Seilscheibe 3 ist mit a bezeichnet, während ein veränderbarer Abstand der Seilscheibe 3 zur Hublast 6 mit bi bezeichnet ist, wobei i für eine Hublastposition Li seht, und i = 1 , 2, 3, 4, 5 ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstand a konstant, das heißt die drehbare Seilscheibe 3 und die angetriebene Seiltrommel 5 sind ortsfest zueinander angeordnet.
Die Hubvorrichtung weist außerdem eine Sensoreinrichtung mit zwei Sensoren 10, 1 1 auf, von denen ein Bewegungssensor 10 zur Erfassung einer Bewegungsgeschwindigkeit der angetriebenen Seiltrommel 5 eingerichtet ist und ein Gewichtssensor 11 zur Bestimmung einer Masse der Hublast 6, 9. Eine nicht gezeigte drahtlose Übertragungseinrichtung überträgt Sensordaten der Sensoren 10, 1 1 an eine in Fig. 1 nicht gezeigte Auswerteinrichtung, die als Computer ausgebildet und zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung eines Verschleißzustands mindestens eines laufenden Strangs eingerichtet ist. Das Hubseil 2 mit der Gesamtlänge L wird in gleich große, das heißt gleich lange, Hubseilse- gemente 12 eingeteilt, wobei die Gesamtlänge L ein Abstand von Hubseilenden ist. In Fig. 1 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einzelne Hubseilsegmente 12 gezeigt.
Im der Hublastposition Li sind die Position eines jeden Hubseilsegments 12 sowie die ortsfeste Position eines jeden Drahtseilführungsmittels, das heißt der angetriebenen Seiltrommel 5 und der drehbaren Seilscheibe 3, bekannt, und in einer Datenbank der als Computer ausgebildeten Auswerteinrichtung hinterlegt.
Wird die Hublast aus der in Fig. 1 a gezeigten Hublastanfangsposition LT in die in Fig. 1 b gezeigte Hublastposition L2 bewegt, das heißt um eine Strecke Ab = bi - b2 angehoben, ist dazu eine Drehung der angetriebenen Seiltrommel 5 erforderlich, bei der einige der Hubseilsegmente 12 auf die Seiltrommel 5 aufgewickelt und dadurch gebogen werden. Andere Hubseilsegmente erfahren beim Anheben der Hublast 6 einen vollständigen Biegewechsel durch die Seilscheibe 3, während wiederum andere Hubseilsegmente 12 im Bereich der Hublast 6 keinerlei Biegewechsel erfahren. Diejenigen Hubseilsegmente 12, die in der Hublastposition LT von der drehbaren Seilscheibe 3 geführt werden, das heißt gebogen sind, verlassen durch die Drehung der Seiltrommel 5 zum Anheben der Hublast 6 eine Führung der Seilscheibe 3 in Richtung der Seiltrommel 5.
Durch den Bewegungssensor 10 der Hubvorrichtung 1 , der eine Drehzahl sowie eine Drehgeschwindigkeit der angetriebenen Seiltrommel 5 beim Anheben der Hublast 6 erfasst und an die Auswerteinrichtung übermittelt, wird eine Positionsänderung der Hubseilsegmente 12 anhand der in diesem Ausführungsbeispiel ortsfesten Position der Seiltrommel 5 und der Seilscheibe 3 sowie deren geometrischen Parametern durch die Auswerteinrichtung, die die Positionen der Strangsegmente 12 bestimmen kann, ermittelt, wodurch insgesamt ermittelbar ist, welche Hubseilsegmente 12 biegewechselbeansprucht wurden.
Dazu wird jedem Hubseilsegement 12 eine sogenannte Biegewechselzahl zugeordnet, das heißt eine Anzahl an erfolgten Biegewechseln. Diejenigen Hubseilsegmente, die gleiche Biegewechselzahlen aufweisen, bilden einen Hubseilabschnitt.
Fig. 1 f zeigt für jede Hublastposition LT bis L5 die Biegewechselzahl (BW) über eine Länge des Hubseils 2 von 0 bis zur Gesamtlänge L, während Fig. 1 g die Gesamtbiegewechselzahl nach Erreichen der Hublastposition L5 über eine Länge des Hubseils 2 von 0 bis zur Gesamtlänge L zeigt.
In diesem Ausführungsbeispiel liegen wie in Fig. 1 f und 1 g gezeigt insgesamt vier Hubseilabschnitte 13-17 mit den Biegewechselzahlen (BW) 0, 0,5, 1 , 2 und 4 vor.
In Fig. 1 f umfasst beispielsweise eine Plateau 14 bei Änderung der Hublastposition Li in die darauffolgende Hublastposition L2 diejenigen Hubseilsegmente, die in der Hublastposition LT gerade waren und durch Anheben der Hublast 6 auf die angetriebene Seiltrommel 5 aufgewickelt wurden, während ein weiteres Plateau 13 diejenigen Hubseilsegmente umfasst, die bei Änderung der Hublastposition nicht gebogen wurden, das heißt weder auf die Seiltrommel 5 aufgewickelt wurden, noch über die Seilscheibe 3 geführt wurden. Diejenigen Hubseilsegmente, die vollständig über die Seilscheibe 3 geführt wurden, das heißt von gerade zu gebogen und wieder zu gerade gebogen wurden, wurden bei Änderung der Hublastposition LT in die darauffolgende Hublastposition mit einem vollständigen (1 ,0) Biegewechsel beansprucht und bilden den Hubseilabschnitt 15.
Durch Addition der in Fig. 1 f gezeigten Biegewechselzahlen für jede Hublastposition Li wurde das in Fig. 1 g gezeigte Diagramm erzeugt, das eine Biegewechselgesamtzahl in der Hublastposition L5 zeigt.
Es ist deutlich erkennbar, dass die Hubseilsegmente des Hubseilabschnitts 17, der an der horizontalen Achse abgelesen werden kann, die höchste Biegewechselbeanspruchungerfahren haben und die Hubseilrestbetriebsdauer und die Hubseilrestlebensdauer maßgeblich bestimmen.
Damit die korrekten Biegewechselzahlen der Hubseilsegmente 12 zuverlässig bestimmt werden können, erfolgt eine kontinuierliche Ermittlung von deren Positionen bei Bewegung des laufenden Hubseils 2 aus der Hublastposition Li in die Hublastposition Li+1. Sobald eine Zustandsänderung eines der Hubseilsegmente 12 festgestellt wird, das heißt sobald ein Hubseilsegment 12 beispielsweise durch die drehbare Seilscheibe 3 oder die angetriebene Seiltrommel 6 umgelenkt wird, wird für das jeweilige Hubseilsegment in einem Hubseilsegment- datensstz der Datenbank der Auswerteinrichtung ein halber Biegewechsel gespeichert. Nach einem jeden Hubvorgang, das heißt einer abgeschlossenen Änderung einer Hublastposition, oder bereits währenddessen wird für jeden Hubseilabschnitt 13-17 eine Biegewechselzahl bestimmt. Derjenige Hubseilabschnitt, der die höchste Biegewechselzahl aufweist, ist für die Bestimmung der Hubseilrestlebensdauer oder der Hubseilrestbetriebsdauer anhand von aus dem Stand der Technik bekannter Berechnungsformeln (siehe zum Beispiel Klaus Fey- rer, „Drahtseile - Bemessung, Betrieb, Sicherheit“, 3. Auflage, Vieweg Verlag, ISBN 978-3- 642-54295-4, dort Kapitel 3.4.4) relevant, da die Hubseilsegmente dieses Hubseilabschnitts am höchsten beansprucht wurden.
Vorteilhaft ist durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Identifikation von Hubseilsegmenten möglich, die den größten Verschleiß erfahren haben. Eine Sichtprüfung des Hubseils 2 über seine Gesamtlänge L kann erfolgen, eine Konzentration auf den oder die am stärksten beanspruchten Hubseilabschnitte 13-17 ist jedoch möglich.
In diesem Ausführungsbeispiel beträgt eine Restbetriebsdauer beispielsweise 125.000 Biegewechsel im Hubseilabschnitt 17 und 155.000 im Hubseilabschnitt 16.
Insgesamt wird die Restbetriebsdauer des Hubseils 2 von demjenigen Hubseilabschnitt bestimmt, der die geringste Hubseilabschnittrestbetriebsdauer aufweist. Dies ist in diesem Ausführungsbeispiel der Hubseilabschnitt 17. Insgesamt weist das Hubseil 2 damit eine Restbetriebsdauer von 125.000 Biegewechseln auf.
Eine genauere Bestimmung einer Restlebensdauer oder einer Restbetriebsdauer ist möglich, wenn ein Gewicht der Hublast 6, 9 als weiterer Verschleißparameter neben der Biegewechselzahl berücksichtigt wird. Dies zeigt Fig. 1 h und 1 i für die in Fig. 1 a bis 1 e gezeigten Lastpositionen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Gewicht der Hublast 9 (Hublastpositionen L4 und L5) doppelt so groß wie ein Gewicht der Hublast 6 (Hublastpositionen LT bis L3). Das Gewicht kann durch den Gewichtssensor 1 1 bestimmt werden.
Jeder Hubseilabschnitt 13-17 bildet eine Hubseilsegmentgruppe S1 bis S5, wobei S1 dem Hubseilabschnitt 13, S2 dem Hubseilabschnitt 14 usw. entspricht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 1 h und 1 i nur für die Hubseilsegmentgruppe S3 die wirkende Hublast 6 schematisch als schraffiertes Rechteck H1 und die wirkende Hublast 9 schematisch als schraffiertes Rechteck H2 in dem Diagramm, das die Biegewechselzahl als Funktion der Hubseilposition wiedergibt, gezeigt. Innerhalb einer Hubseilsegmentgruppe S1 bis S5 werden diejenigen Hubseilsegmente 12, die über gleich große Seilscheiben geführt wurden und/oder mit gleicher Längskraft, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Hublast 6, 9 ist, belastet wurden, zu einer Belastungsklasse K1 für die Hublast 6 und einer weiteren Belastungsklasse K2 für die Hublast 9 zusammengefasst. In diesem Ausführungsbeispiel bilden die Hubseilsegmente 12 des Hubseilabschnitts 17 zwei Belastungsklassen K1 und K2. Dies zeigt Fig. 1 i beispielhaft für die Hubseilsegmentgruppe S5.
Für jede Belastungsklasse K1 , K2 wird eine Belastungsklassenlebensdauer und/oder einer Belastungsklassenrestbetriebsdauer bestimmt und daraus wird dann eine Restlebensdauer und/oder einer Restbetriebsdauer der Hubseilsegmentgruppe S1 bis S5 ermittelt. Eine Hubseilrestlebensdauer und/oder einer Hubseilrestbetriebsdauer wird anhand derjenigen Hubseilsegmentgruppe S1 bis S5 ermittelt, die die geringste Hubseilsegmentrestlebensdauer und/oder Hubseilsegmentrestbetriebsdauer aufweist.
In diesem Ausführungsbeispiel beträgt eine Belastungsklassenrestbetriebsdauer für die Belastungsklasse K1 1 10.000 Biegewechsel und für die Belastungsklasse K2 89.000 Biegewechsel. Die Restbetriebsdauer der Hubseilsegmentgruppe S5 wird von dem kleinsten Wert bestimmt und beträgt daher 89.000 Biegewechsel. Durch Einbeziehung einer Hublast 6, 9 durch Bildung von Belastungsklassen zeigt sich die höhere Genauigkeit gegenüber einem Verfahren, bei dem lediglich ein Biegwechselzahl zur Verschleißbestimmung verwendet wird. Während eine Restbetriebsdauer des Seils 2 gemäß Fig. 1 g 125.000 Biegewechsel beträgt, beträgt eine Restbetriebsdauer des Seils gemäß Fig. 1 i 89.000 Biegewechsel, das heißt es fand eine Korrektur um 36.000 Biegewechsel statt. Ein entsprechender Korrekturfaktor beträgt somit 0,712.
Beispiele für Verschleißberechnungsformeln oder sogenannte Schadenshypothesen für mit unterschiedlichen Lasten beanspruchte Hubseile sind dem mit Seiltechnik befassten Fachmann beispielsweise aus Horst Czichos - „Tribologie-Handbuch - Tribometrie, Tribomateriali- en, Tribotechnik“ - 3. Auflage - 2010 - ISBN 978-8-8348-0017-6, oder Oliver Berner - Dissertation - „Lebensdauer von Stahlseilen beim kombinierten Lauf über Treib- und Ablenkscheiben unterschiedlicher Rillenform“, Universität Stuttgart, Juni 2011 , der ISO 4309 (Stand: 08/2021 ) oder aus Klaus Feyrer, „Drahtseile - Bemessung, Betrieb, Sicherheit“, 3. Auflage, Vieweg Verlag, ISBN 978-3-642-54295-4, Abb. 3.88 sowie der Beschreibung hierzu bekannt. Bei den Schadenshypothesen werden beispielsweise ein Verschleiß des Hubseils aufgrund einer Führung über Seilscheiben, die zu einer Seilpressung führen, oder aufgrund einer permanenten Hubseildurchmesserverringerung, die durch Zugbelastungen verursacht werden, berücksichtigt. Schadenshypothese können beispielsweise für jedes Hubseilsegment, jede Hubseilsegmentgruppe oder jede Belastungsklasse verwendet werden.
Durch die Kombination einer Lebensdauervorhersage aufgrund einer Biegwechselbeanspruchung und einer Schadenshypothese, die beispielsweise eine auf das Hubseil wirkende Zugkraft und/oder geometrische Parameter von Seilführungsmitteln berücksichtigt, kann eine sehr genaue Bestimmung einer Hubseilrestlebensdauer oder Hubseilrestbetriebsdauer erfolgen, da weitere relevante, lastabhängige Verschleißparameter berücksichtigt werden. Beispielsweise ist durch die Hinzunahme der Schadenshypothese die Identifikation eines Hubseilabschnitts denkbar, der zwar weniger Biegewechsel als andere Seilabschnitte aufweist, jedoch aufgrund einer höheren Belastung durch eine Hublast stärker verschlissen ist.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe a beigefügt ist.
Eine in Fig. 2 schematisch gezeigte, als Kran ausgebildete Hubvorrichtung 1 a unterscheidet sich von der in Fig. 1 a bis 1 e gezeigten Hubvorrichtung dadurch, dass ein zweiteiliges Verstellseil 18 vorgesehen ist, durch das ein sogenannter Trolley 19 eine drehbare Seilscheibe 3a, über die ein Hubseil 2a geführt ist, in einer Bewegungsrichtung 20 senkrecht zur Wirkrichtung der Erdanziehung bewegen kann. Der Trolley 19 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein entlang einer in Fig. 2 nicht gezeigten Hubvorrichtungsführung verfahrbarer Wagen ausgebildet.
Das zweiteilige Verstellseil 18, dessen beide Teile mit dem Trolley 19 zugewandten Enden mit diesem verbunden sind, kann zur Bewegung des Trolleys 19 auf angetriebene Trolleyseiltrommeln 21 oder 22 auf- und abgewickelt werden.
Das Verstellseil 18 ist in gleich große Verstellseilsegmente 23 aufgeteilt.
Eine Anzahl an Umdrehungen der angetriebenen Trolleyseiltrommel 21 und 22 und eine Drehgeschwindigkeit können durch Bewegungssensoren 24 erfasst werden. Das Hubseil 2a kann auf eine angetriebene Seiltrommel 5a auf- und abgewickelt werden und ist über die drehbare Seilscheibe 3a geführt.
Ein veränderbarer Abstand der Seiltrommel 5a von der Seilscheibe 3a ist mit ai bezeichnet, während ein veränderbarer Abstand der Trolleyseiltrommel 22 von dem Trolley 19 mit bezeichnet ist. Ein veränderbarer Abstand einer Hublast 6a von der Seilscheibe 3a ist mit bi bezeichnet. Der Index i steht für die jeweilige Hublastposition in diesem Ausführungsbeispiel und kann 1 oder 2 sein.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit und zur Vereinfachung ist ein Abstand der Trolleyseiltrommel 21 zu dem Trolley 19 nicht gezeigt.
Um das erfindungsgemäße Verfahren für die erfindungsgemäße Hubvorrichtung 1 a mit drei Seiltrommeln (5a, 21 , 22) zu erläutern, werden die in Fig. 2a gezeigte Hublastposition Li sowie die in Fig. 2b gezeigte Hublastposition L2 betrachtet. Diese Hubbewegung ist eine Kombination aus einem Hubanteil 25, der durch eine horizontale Bewegung des Trolleys 19 in Richtung eines Pfeils 20 bewirkt wird und einem Hubanteil 26, der durch eine Bewegung es Hubseils 2a der Hubvorrichtung 1 a, das auf eine Seiltrommel 5a aufgewickelt wird, bewirkt wird.
Eine Biegewechselzahl über eine Hubseillänge zwischen 0 und einer Gesamtlänge L für die beiden Hubanteile 25, 26 zeigt Fig. 2c. Zur besseren Trennung der beiden Bewegungen sind die beiden Hubanteile 25, 26 in Fig. 2c durch eine vertikale Linie 27 voneinander getrennt. Aus der in Fig. 2c gezeigten Biegewechselzahl kann eine Restbetriebsdauer des laufenden Hubseils 2a bestimmt werden.
Obwohl in Fig. 2c nicht gezeigt, ist denkbar, dass ein Verschleiß des Verstellseils 18 bestimmt wird oder dass als Verschleißparameter ein Gewicht der Hublast 6a sowie geometrische Parameter der Seilscheibe 3a und/oder der Seiltrommel 5a mit in die Bestimmung des Verschleißzustands einbezogen werden. Dies kann analog zu dem zu Fig. 1 h und 1 i beschriebenen Verfahren erfolgen.
Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 und 2 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe c beigefügt ist. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem ersten Verfahrensschritt 100 bei Beginn einer Änderung einer Lastposition Li in eine darauffolgende Lastposition Li+1 zu bestimmten Zeiten tj und für diskrete Zeitschritte At Sensorsignale von Sensoren wie Bewe- gungs- oder Gewichtssensoren der Vorrichtung erfasst.
Aus diesen Sensorsignalen wird für jede Zeit tj eine Position von Strangsegmenten eines laufenden Strangs der Vorrichtung bestimmt. Dazu ist vorzugsweise ein Computer als Auswerteinrichtung vorgesehen sein, auf dem eine Auswertsoftware ausgeführt wird, in der die Positionen von Strangführungsmitteln zur Zeit tj sowie deren geometrische Parameter und ein Verlauf des laufenden Strangs zwischen dem Strangführungsmitteln in einer Datenbank hinterlegt sind. Jedes Strangsegment hat einen eigenen Strangsegmentdatensatz, in dem verschleißrelevante Parameter des Strangsegments sowie dessen Position zu jeder Zeit tj gespeichert werden.
In einem nächsten Verfahrensschritt 1 10 wird für jede Zeit tj anhand einer Positionsänderung eines jeden Strangsegments und in Kenntnis der Positionen der Strangführungsmittel ermittelt, ob ein Strangsegment eine Änderung eines Verschleißzustands erfährt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn eine Umlenkung durch ein Strangführungsmittel, also eine Biegung des Strangsegments, erfolgt.
Falls nein (-), wird nur die neue Position des Strangsegments in die Datenbank, das heißt in den Strangsegmentdatensatz, eingetragen (Verfahrensschritt 120).
Falls ja (+), erfolgt ein Eintrag der neuen Position des Strangsegments zum Zeitpunkt tj und dessen neuer Zustand in den Strangsegementdatensatz (Verfahrensschritt 130).
Werte für eine Änderung des Verschleißzustandes der Strangsegmente sind der Auswertsoftware bekannt. Beispielsweise ist der Wert für einen vollen Biegewechsel 1 ,0.
Nach Verfahrensschritt 120 oder 130 wird Verfahrensschritt 100 erneut ausgeführt.
Danach werden Strangsegmente gleicher Biegewechselzahl von der Auswertsoftware zu einem Strangabschnitt zusammengefasst (Verfahrensschritt 140).
Anhand desjenigen Strangabschnitts, der die höchste Biegewechselzahl aufweist, erfolgt eine Bestimmung einer Restlebensdauer oder Restbetriebsdauer (Verfahrensschritt 150) des laufenden Strangs anhand bekannter Formeln, die einem Benutzer ausgegeben werden kann, vorzugsweise als verbleibende Biegewechselzahl bis zur Ablegereife (= Restbetriebsdauer), oder als grafische Darstellung (Verfahrensschritt 160). Die Verfahrensschritte 100 bis 150 oder bis 160 werden solange ausgeführt, bis die darauffolgende Lastposition Li+1, beispielsweise die in Fig. 1 mit L2 bezeichnete Hublastposition, erreicht ist.
Es ist denkbar, dass die Verfahrensschritte 100 bis 120 bzw. 130 solange durchgeführt werden, bis die darauffolgende Lastposition Li+1, beispielsweise die in Fig. 1 mit L2 bezeichnete Hublastposition, erreicht ist, und erst danach die Verfahrensschritte ab 140 folgen.
Es versteht sich, dass ein Gewicht einer gehobenen Hublast als Verschleißparameter außerdem berücksichtigt werden kann. Dazu könnte in dem Verfahrensschritt 120 und 130 das Gewicht der Hublast berücksichtigt und in dem Strangsegmentdatensatz des Strangsegments gespeichert werden. Zusätzlich können verschleißrelevante geometrische Parameter von Strangführungsmitteln wie deren Durchmesser oder deren Rillentiefe für jedes Strangsegment, das dieses Strangführungsmittel bei der Änderung der Lastposition Li zu Li+1 passiert hat, in dem Strangsegmentdatensatz gespeichert werden.
In diesem Fall würden in Verfahrensschritt 140 Strangsegmente gleicher Biegewechselzahl von der Auswertsoftware zu einem Strangabschnitt zusammengefasst, wobei jeder Strangabschnitt eine Strangsegmentgruppe bildet, innerhalb der zusätzlich Belastungsklassen gleicher Verschleißbeanspruchung gebildet werden. Gleiche Verschleißbeanspruchung kann beispielsweise eine gleiche wirkende Längskraft, die einer Hublast entsprechen kann, sein und/oder eine Führung über gleich große Strangführungsmittel. Für jede Belastungsklasse wird eine Belastungsklassenrestlebensdauer und/oder eine Belastungsklassenrestbetriebsdauer bestimmt, um daraus eine Restlebensdauer und/oder eine Restbetriebsdauer der Strangsegementgruppe zu ermitteln. Durch Vergleich der ermittelten Restlebensdauer und/ oder Restbetriebsdauer aller Strangsegmentgruppen kann eine Restlebensdauer und/oder Restbetriebsdauer des laufenden Strangs ermittelt werden (Verfahrensschritt 150), da diese der kleinsten Restlebensdauer und/oder Restbetriebsdauer aller Strangsegementgruppen entspricht. Vorteilhaft wird ein besonders genaues und schnelles Verfahren geschaffen.
Es versteht sich, dass zu jedem Zeitpunkt tj eine insbesondere grafische Ausgabe eines Verschleißparameters und/oder eines Verschleißzustands des laufenden Strangs über dessen Stranglänge, das heißt einer Strangposition, denkbar ist. Es versteht sich ferner, dass das erfindungsgemäße Verfahren als Simulationsverfahren ausgebildet sein kann, bei dem Änderungen einer Lastposition einer Hubvorrichtung in einem Computer anhand virtueller Sensordaten sowie ein daraus folgender Verschleiß an einem laufenden Seil der Hubvorrichtung virtuell ermittelt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also nicht auf reale Sensordaten angewiesen.

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißzustands, insbesondere zur Vorhersage einer Restlebensdauer und/oder einer Restbetriebsdauer, mindestens eines laufenden Strangs (2; 2a, 18) einer den mindestens einen laufenden Strang zu deren bestimmungsgemäßer Verwendung nutzenden Vorrichtung (1 ; 1 a), bei dem im Betrieb der Vorrichtung eine Position von Strangsegmenten (12; 12a, 23) des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Strangsegment (12; 12a, 23) des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) bei Änderung einer Lastposition Li einer mit der Vorrichtung (1 ; 1 a) bewegten Last (6, 9; 6a) in eine darauffolgende Lastposition Li+i zumindest ein Verschleißparameter bestimmt wird, aus dem der Verschleißzustand des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für jedes der Strangsegmente (12; 12a, 23) der mindestens eine Verschleißparameter, insbesondere eine Biegewechselzahl und/oder eine auf das Strangsegment wirkende Längskraft, ermittelt wird, und daraus für jedes Strangsegment (12; 12a, 23) eine Restlebensdauer und/oder eine Restbetriebsdauer ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Strangsegmente (12; 12a, 23) des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) mit gleicher Biegewechselzahl zu einem eine Strangsegmentgruppe (S1 -S5) bildenden Strangabschnitt (13-17; 13a, 14a, 15a) zusammengefasst werden und innerhalb einer jeden Strangsegmentgruppe (S1 -S5) Belastungsklassen (K1 , K2) gebildet werden, wobei Strangsegmente (12; 12a, 23) gleicher Verschleißbeanspruchung, insbesondere über gleich große Strangführungsmittel geführte und/oder mit gleicher Längskraft belastete Strangsegmente, eine Belastungsklasse (K1 , K2) bilden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Belastungsklassenrestlebensdauer und/oder eine Belastungsklassenrestbetriebsdauer für jede Belastungsklasse (K1 , K2) ermittelt wird, und daraus eine Restlebensdauer und/oder eine Restbetriebsdauer der Strangsegementgruppe (S1 -S5) ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Restlebensdauer und/oder die Restbetriebsdauer des laufenden Strangs (2; 2a, 18) anhand einer Restlebensdauer und/oder einer Restbetriebsdauer derjenigen Strangsegmentgruppe (S1 -S5) mit der geringsten Strangsegmentrestlebensdauer und/oder der geringsten Strangsegmentrestbetriebsdauer ermittelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißzustand des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) anhand einer Schadenshypothese ermittelt wird, für die eine Bewegung des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) und eine auf den mindestens einen laufenden Strang wirkende Kraft bei der Änderung der Lastposition Li in die darauffolgende Lastposition Li+i berücksichtigt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden laufenden Strang (2a, 18) einer Hubvorrichtung (1 a), die mehrere laufende Stränge (2a, 18) aufweist, ein Verschleißzustand eines Hubstrangs (2a) und/oder eines Verstellstrangs (18) der Hubvorrichtung (1 a) in der Lastposition Li+i bestimmt wird, vorzugsweise derart, dass Wechselwirkungen der mehreren laufenden Stränge (2a, 18) berücksichtigt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren als computerimplementiertes Verfahren ausgebildet ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verschleißparameter und/oder der Verschleißzustand des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) grafisch über eine Länge des laufenden Strangs auf einem Anzeigebildschirm angezeigt wird, vorzugsweise während oder nach einer jeden Änderung der Lastposition Li in die darauffolgende Lastposition Li+i. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung des mindestens einen Verschleißparameters und/oder des Verschleißzustands des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) während der Änderung der Lastposition Li in die darauffolgende Lastposition Li+i grafisch über eine Länge des laufenden Strangs kontinuierlich auf einem Anzeigebildschirm angezeigt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren als Simulationsverfahren ausgebildet ist, bei dem eine Vorhersage eines Verschleißzustands eines laufenden Strangs während oder nach der Änderung der Lastposition Li einer bewegten Last (6, 9; 6a) in die darauffolgende Lastposition Li+i erfolgt. Vorrichtung, insbesondere Hubvorrichtung (1 ; 1 a) oder Verschlussvorrichtung, die mindestens einen laufenden Strang (2; 2a, 18), ein Strangführungsmittel (3, 5; 3a, 5a, 21 , 22) für den mindestens einen laufenden Strang (2; 2a, 18) und eine zumindest einen Sensor (10, 1 1 ; 10a, 11 a, 24) umfassende Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Bewegungsgeschwindigkeit des Strangführungsmittels und/oder einer auf den mindestens einen Strang wirkenden Kraft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ; 1 a) mindestens eine Antriebseinrichtung (5; 5a, 22) zur Bewegung des mindestens einen laufenden Strangs (2; 2a, 18) umfasst und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ; 1 a) mindestens einen Verstellstrang (18) und/oder mindestens einen Hubstrang (2; 2a) aufweist. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 7 oder 11 auszuführen.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004063709B3 (de) 2004-12-28 2006-07-13 Abus Kransysteme Gmbh Verfahren zur Abschätzung der Betriebsdauer eines Seils
DE202011001846U1 (de) 2011-01-24 2012-04-30 Liebherr-Components Biberach Gmbh Vorrichtung zur Erkennung der Ablegereife eines hochfesten Faserseils beim Einsatz an Hebezeugen
DE102011080466A1 (de) 2011-08-04 2013-02-07 Kässbohrer Geländefahrzeug AG Verfahren zum Analysieren eines Verschleißzustandes eines Windenseiles und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
CN103112781A (zh) 2013-02-20 2013-05-22 大连博瑞重工有限公司 起重机钢丝绳弯折次数记录和计算方法
DE102013017110A1 (de) 2013-08-28 2015-03-05 Liebherr-Components Biberach Gmbh Vorrichtung zur Erkennung der Ablegereife eines hochfesten Faserseils beim Einsatz an Hebezeugen
DE102013014265A1 (de) 2013-08-27 2015-03-05 Liebherr-Components Biberach Gmbh Vorrichtung zur Erkennung der Ablegereife eines hochfesten Faserseils beim Einsatz an Hebezeugen
US20170045493A1 (en) 2014-04-16 2017-02-16 Ihc Holland Ie B.V. Real-time rope monitoring
JP2020040801A (ja) 2018-09-12 2020-03-19 株式会社日立産機システム ワイヤーロープ監視装置およびワイヤーロープ監視方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004063709B3 (de) 2004-12-28 2006-07-13 Abus Kransysteme Gmbh Verfahren zur Abschätzung der Betriebsdauer eines Seils
DE202011001846U1 (de) 2011-01-24 2012-04-30 Liebherr-Components Biberach Gmbh Vorrichtung zur Erkennung der Ablegereife eines hochfesten Faserseils beim Einsatz an Hebezeugen
DE102011080466A1 (de) 2011-08-04 2013-02-07 Kässbohrer Geländefahrzeug AG Verfahren zum Analysieren eines Verschleißzustandes eines Windenseiles und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
CN103112781A (zh) 2013-02-20 2013-05-22 大连博瑞重工有限公司 起重机钢丝绳弯折次数记录和计算方法
DE102013014265A1 (de) 2013-08-27 2015-03-05 Liebherr-Components Biberach Gmbh Vorrichtung zur Erkennung der Ablegereife eines hochfesten Faserseils beim Einsatz an Hebezeugen
DE102013017110A1 (de) 2013-08-28 2015-03-05 Liebherr-Components Biberach Gmbh Vorrichtung zur Erkennung der Ablegereife eines hochfesten Faserseils beim Einsatz an Hebezeugen
US20170045493A1 (en) 2014-04-16 2017-02-16 Ihc Holland Ie B.V. Real-time rope monitoring
JP2020040801A (ja) 2018-09-12 2020-03-19 株式会社日立産機システム ワイヤーロープ監視装置およびワイヤーロープ監視方法

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