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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Analysieren eines Verschleißzustandes eines Windenseiles einer Winde auf einer Pistenraupe, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Pistenraupen zur Bearbeitung von Schneepisten sind allgemein bekannt. Um eine Pistenpflege auch in steilem Gelände zu ermöglichen, werden Pistenraupen mit Seilwinden versehen, die hinter einem Fahrerhaus der jeweiligen Pistenraupe angebracht sind und jeweils einen Windenarm umfassen, der das Fahrerhaus überragt. Zur Bearbeitung von steilem Schneegelände wird das Windenseil zumindest teilweise von der Seilwinde abgezogen und an einem stationären Fixpunkt in einem oberen Bereich des Geländes fixiert. Anschließend erfolgt die Pistenbearbeitung durch die Pistenraupe mit Zugunterstützung durch das gespannte Windenseil, das über die Seilwinde je nach Position und Fahrt der Pistenraupe komplementär auf- und abgewickelt wird. Die Zugkraftunterstützung durch die Seilwinde ermöglicht ein Befahren der Pistenraupe auch von steilem Gelände, das ohne Seilwindenunterstützung durch die Pistenraupe nicht befahren werden könnte.
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Aufgrund der auftretenden Belastungen im Windenbetrieb und im Pistenpflegebetrieb der Pistenraupe unterliegt das Windenseil Verschleißerscheinungen. Eine Prüfung des Verschleißzustandes des Windenseiles erfolgt in der Werkstatt durch optische Prüfung einer Werkstatt- oder Serviceperson.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte Verschleißerkennung für das Windenseil ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Dabei werden Betriebsdaten der Winde erfasst und über eine Betriebsdauer der Winde abgespeichert. Die für einen Verschleiß des Windenseiles maßgeblichen Betriebsdaten im Hinblick auf über seine Seillänge während der Betriebsdauer entstandene Belastungen des Windenseiles werden ausgewertet und die über die Seillänge aufgetretenen Belastungen über die Betriebsdauer kumuliert als abrufbare Informationen bereitgestellt. Die Bereitstellung abrufbarer Informationen über die Belastungen des Windenseiles in Abhängigkeit von seiner Seillänge umfasst auch Warnhinweise oder -signale, dass kritische Belastungszustände des Windenseiles bereits erreicht oder in absehbarer Betriebszeit zu erwarten sind.
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In Ausgestaltung der Erfindung werden als Betriebsdaten über eine Betriebsdauer der Winde eine Zugkraft des Windenseiles und/oder eine Anzahl von Auf- und Abwickelvorgängen und/oder Abwickellängen und/oder Auf- oder Abwickelpositionen und/oder Auf- oder Abwickelgeschwindigkeiten des Windenseiles erfasst. Alle Betriebsdaten werden zeitabhängig erfasst und gespeichert, so dass über eine Betriebsdauer der Winde aufgetretene Zugkräfte und/oder die Anzahl von Auf- und Abwickelvorgängen des Windenseiles und/oder aufgetretene Restseillängen während der Betriebsdauer und/oder demzufolge vorhandene Auf- oder Abwickellängen des Windenseiles und/oder aufgetretene Aufoder Abwickelgeschwindigkeiten erfasst und gespeichert werden können. Dadurch wird erfasst, welche Belastungen das Windenseil während einer Betriebsdauer erfahren hat. Die Anzahl der Auf- und Abwickelvorgänge sowie die jeweils aufgetretenen Restseillängen, die durch erfasste Auf- oder Abwickelpositionen definiert sind, lassen Schlüsse auf die Biege- und Zugbelastungen des Windenseiles zu. Zugbelastungen können direkt durch die erfassten Zugkräfte ermittelt werden. Biegebelastungen des Windenseiles treten auf beim Auf- und Abwickeln auf eine entsprechende Seiltrommel sowie beim Durchlaufen eines der Seiltrommel vorgeschalteten Spielgetriebes.
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In Ausgestaltung der Erfindung werden Betriebsdaten der Pistenraupe erfasst und über die Betriebsdauer der Winde abgespeichert und zur Auswertung der über die Seillänge entstandenen Belastungen des Windenseiles herangezogen. Relevante Betriebsdaten der Pistenraupe betreffen Winkelstellungen eines Windenarmes der Winde relativ zur Fahrzeuglängsachse sowie relativ zur Drehachse des Windenarmes der Winde auftretende Drehmomente eines aktiven Drehantriebs der Winde, der bei Schrägfahrten zur Stabilisierung der Fahrt der Pistenraupe und zur Kompensierung von Querkräften im Fahrbetrieb der Pistenraupe eingesetzt wird. Auch derartige Betriebsdaten der Pistenraupe werden zeitabhängig über eine Betriebsdauer der Winde erfasst und entsprechend abgespeichert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden als Betriebsdaten globale Positionsdaten der Pistenraupe relativ zu dem befahrenen Gelände verwendet. Dadurch sind im Windenbetrieb der Pistenraupe Schlüsse auf die Ausrichtung des Windenseiles in Bezug auf das befahrene Gelände und die ausgezogene Länge des Windenseiles möglich. Auch diese Betriebsdaten werden zeitabhängig erfasst und abgespeichert. Maßgeblich ist es, dass der stationäre Fixierpunkt im Gelände, an dem das Windenseil befestigt ist, und das Gelände selbst ebenfalls über globale Positionsdaten definiert sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die über die Seillänge aufgetretenen Belastungen grafisch dargestellt. Die errechneten Belastungen werden für eine grafische Darstellung aufbereitet, so dass ein Betrachter auf einem entsprechenden Bildschirm erkennen kann, welche Belastungen an entsprechenden Stellen des Windenseiles aufgetreten sind. Die grafische Darstellung kann zwei- oder dreidimensional vorgesehen sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden Optionen für eine weitere Seilnutzung in Abhängigkeit von dem erfassten Verschleißzustand bereitgestellt. Derartige Optionen umfassen die Empfehlungen einer Demontage und Drehung sowie erneuter Montage des Windenseiles, um hoch belastete Seilbereiche nach einer Drehung entsprechend umgekehrt in niedrig belasteten Bereichen zu haben und umgekehrt. Derartige Empfehlungen umfassen auch Kürzungen des Windenseiles an entsprechend hoch belasteten Stellen. Hierfür muss ebenfalls das Windenseil von der Winde und einer entsprechenden Seiltrommel entfernt und anschließend in gekürztem Zustand wieder montiert werden. Diese Empfehlungen umfassen bei Bedarf auch die kombinierte Option einer Kürzung und Drehung des Windenseiles. Besonders vorteilhaft ist es, das Windenseil vom Anhängepunkt her zu kürzen. Dadurch ist es möglich, die im Lastkollektiv ermittelten hochbelasteten Seilabschnitte in einen weniger belasteten Bereich zu verschieben.
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Für die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 7 gelöst. Als Mittel zum zeitabhängigen Erfassen von Betriebsdaten der Winde sind entsprechende Sensoren in Verbindung mit einer Zeitmesseinrichtung vorgesehen. Der Speicher zum Abspeichern der Betriebsdaten über die Betriebsdauer stellt einen elektronischen Speicher dar, der der elektronischen Steuereinheit zugeordnet ist. Bevorzugte Betriebsdaten der Winde werden über eine der Seiltrommel der Winde zugeordneten Restseillängensensor über einen im Windenarm positionierten Zugkraftsensor erfasst. Als Schnittstelle können sowohl ein Datenanschluss als auch eine Telemetrieeinheit vorgesehen sein. Der Datenanschluss umfasst eine geeignete Steckverbindung im Bereich der zentralen Steuereinheit auf der Pistenraupe, um den drahtgebundenen Anschluss eines Computers zu ermöglichen. Die Telemetrieeinheit ermöglicht eine drahtlose Abfrage der Informationen.
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In Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zum zeitabhängigen Erfassen von Betriebsdaten der Pistenraupe vorgesehen. Derartige Mittel zum Erfassen von Pistenraupen-Betriebsdaten umfassen ein globales Positionierungssystem (GPS), geeignete Sensoren, die einen Lenkeinschlag des Steuerrades im Fahrerhaus während des Fahrbetriebes und/oder Winkel- und Kraftsensoren umfassen, die die aktive Auslenkung des Windenarmes relativ zur Fahrzeuglängsachse der Pistenraupe und demzufolge der auftretenden Querbelastung erfassen. Ein Restseillängensensor lässt ermitteln, wie oft ein bestimmter Seilabschnitt des Windenseiles durch die Spillköpfe des Spillantriebes und die Umlenkrollen am Windenarm während der Betriebsdauer der Winde gelaufen ist. Auch die Auf- und Abwickelgeschwindigkeit des Windenseiles kann über den Restseillängensensor bestimmt werden. Die beschriebene Ausgestaltung ist in gleicher Weise bei Trommelwinden einsetzbar.
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Über einen GPS-Sensor kann die ausgezogene Länge des Seiles über die Dauer des Windenbetriebs bestimmt werden. Sind Positionierungsdaten des befahrenen Geländes bekannt, kann auch ermittelt werden, welche Seilabschnitte während der Betriebszeit der Winde über Geländekuppen, Felsen oder ähnliches laufen und hierdurch aufgrund entsprechender Kontakte mit der Geländeoberfläche einer stärkeren Abnutzung unterliegen. Zusätzlich können die ermittelten Informationen auch grafisch über einen Bildschirm im Fahrerhaus dargestellt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine grafische Anzeigeinheit vorgesehen, die die Informationen über den Verschleißzustand grafisch darstellt. Die grafische Anzeigeeinheit kann insbesondere als Bildschirm oder Display im Fahrerhaus der Pistenraupe angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend ist der elektronischen Steuereinheit eine Schnittstelle zugeordnet, die ein Anschließen eines externen Bildschirmes und einer externen Rechnereinheit ermöglichen. Diese Schnittstelle kann für einen Abruf der Informationen über Telemetrie ausgelegt sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der einzigen Zeichnung dargestellt ist.
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Die einzige Zeichnung (1) zeigt eine Pistenraupe, die mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Analysieren eines Verschleißzustandes eines Windenseiles einer Winde der Pistenraupe versehen ist.
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Eine Pistenraupe 1 nach 1 ist in grundsätzlich bekannter Weise als Kettenfahrzeug ausgebildet und mit einem frontseitigen Räumschild sowie einer heckseitigen Fräseinrichtung versehen. Die Pistenraupe 1 weist ein Fahrerhaus 4 auf, in dem ein Sitzplatz für einen Fahrer der Pistenraupe vorgesehen ist. Hinter dem Fahrerhaus 4 ist auf der Pistenraupe 1 eine Winde 2 montiert. Die Winde 2 ist mittels eines Drehantriebes um eine in Fahrzeughochrichtung verlaufende Drehachse einschließlich ihres in der Darstellung nach 1 über das Fahrerhaus 4 nach vorne abragenden Windenarmes 3 relativ zur Pistenraupe 1 drehbar. Der Drehantrieb der Winde 2 ermöglicht eine aktive Drehsteuerung des Windenarmes 3 während des Fahrbetriebs der Pistenraupe 1.
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Die Winde 2 umfasst in nicht näher dargestellter Weise eine Seiltrommel, auf der ein Windenseil aufgewickelt ist. Das Windenseil weist vorzugsweise eine Länge zwischen 900 und 1500 m auf. Der Seiltrommel ist ein Spillgetriebe vorgeschaltet, in dem das Windenseil über mehrere Spillräder umgelenkt und anschließend in den Windenarm 3 geführt wird. Im Windenarm 3 sind weitere Umlenkrollen gelagert, die das Windenseil bis zu seinem Austritt an einem vorderen Stirnende des Windenarmes 3 durch den Windenarm 3 hindurchführen. Ein vorderes Stirnende des Windenseiles ist in grundsätzlich bekannter Weise mit einer Befestigungsvorrichtung in Form eines Hakens oder ähnlichem versehen, um das Windenseil an einem stationären Geländepunkt einer Oberseite des durch die Pistenraupe 1 zu befahrenden, steilen Geländes befestigen zu können.
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Um Betriebsdaten der Winde 2 erfassen zu können, sind mehrere Sensoren vorgesehen. Ein Restseillängensensor 7 ist der Seiltrommel im Bereich ihrer Drehachse zugeordnet. Der Restseillängensensor 7 erfasst zeitabhängig jeden Drehvorgang der Seiltrommel in Auf- und Abwickelrichtung. In Verbindung mit der bekannten Gesamtlänge des Windenseiles ermöglichen die übermittelten Daten des Restseillängensensors 7 genaue Positionsbestimmungen der auf- und abgewickelten Seillängen, der Auf- und Abwickelgeschwindigkeiten des Windenseiles und ähnliches.
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Im Windenarm 3 ist ein Zugkraftsensor 8 vorgesehen, der im Windenbetrieb die auftretenden Zugkräfte des Windenseiles erfasst.
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Die Pistenraupe 1 umfasst zwei weitere Sensoren, deren Daten für die Analyse eines Seilverschleißes des Windenseiles herangezogen werden. Dies ist zum einen ein GPS-Sensor 9, der Teil eines globalen Positionierungssystems für die Pistenraupe 1 ist und Daten über die momentane Position der Pistenraupe 1 relativ zu einem bekannten Gelände übermittelt.
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Dem Drehantrieb der Winde 2 ist eine Sensorik 10 zugeordnet, die Winkelstellungen des Windesarmes 3 relativ zur Fahrzeuglängsachse sowie Drehmomente ermittelt, die auf den Drehantrieb der Winde 2 im Fahrbetrieb der Pistenraupe 1 wirken. Schließlich ist als Sensor zur Erfassung von Betriebsdaten der Pistenraupe 1 ein Winkelsensor 13 vorgesehen, der einen Lenkeinschlag eines Steuerrades 5 im Fahrerhaus 4 der Pistenraupe 1 ermittelt. Die Daten dieses Winkelsensors 13 dienen zur Ermittlung der auftretenden Querkräfte im Windenbetrieb der Pistenraupe 1, die durch den aktiven Drehantrieb der Seilwinde bei Schrägstellung des Windenarmes 3 relativ zur Fahrtrichtung der Pistenraupe 1 entstehen.
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Alle Sensoren 7 bis 10 und 13 sind über entsprechende Datenleitungen an eine elektronische Steuereinheit St angeschlossen, der ein elektronischer Speicher Sp zugeordnet ist. Die durch die Steuereinheit St erfassten Daten der verschiedenen Sensoren werden über die Steuereinheit in dem Speicher Sp abgelegt. Zur Auswertung der Daten kommuniziert die Steuereinheit St mit dem Speicher und berechnet unter Zuhilfenahme weiterer, im Speicher zu dem Windenseil abgelegter Parameter die während der Betriebsdauer aufgetretenen Belastungen auf das Windenseil. Als weitere Parameter sind insbesondere die Seillänge und die charakteristischen Eigenschaften des Seilmaterials sowie kritische Grenzwerte für Seilbelastungen abgelegt.
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Der elektronischen Steuereinheit St sind eine Telemetrie-Schnittstelle 11 sowie eine Diagnoseschnittstelle 12 zugeordnet. Die Telemetrie-Schnittstelle 11 ermöglicht den drahtlosen Abruf von durch die Steuereinheit St bereitgestellten Informationen über den Verschleißzustand und die aufgetretenen Belastungen des Windenseiles. Die entsprechenden Daten sind über Computer P1, P2 in einer Kundendienstwerkstatt oder in der Werkstatt des Betreibers der Pistenraupe 1 abrufbar. Die Diagnoseschnittstelle 12 ermöglicht den Anschluss eines Computers P3 durch einen Servicetechniker direkt an der Pistenraupe 1.
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Die auf der Pistenraupe 1 mitgeführte elektronische Steuereinheit St einschließlich ihres Speichers Sp ist an einen Bildschirm 6 im Fahrerhaus 4 angeschlossen, um dem Fahrer der Pistenraupe 1 die Möglichkeit des Abrufens von Informationen über die Belastungen und den Verschleißzustand des Windenseiles zu ermöglichen. Über den Bildschirm 6 werden zudem Warnhinweise ausgegeben, sobald ein bestimmter Seilabschnitt des Windenseiles im Windenbetrieb einen kritischen Verschleißzustand erreicht hat.
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Entsprechende Informationen, die am Bildschirm 6 oder über die Computer P1, P2, P3 ausgegeben werden, umfassen auch Informationen, wie lange das Windenseil im Windenbetrieb noch benutzt werden kann, bis ein kritischer Verschleißzustand erreicht ist. Zudem umfassen diese Informationen Warnhinweise, wenn ein kritischer Verschleißzustand erreicht ist. Es wird auch darüber informiert, welcher Bereich des Windenseiles besonders hoch beansprucht ist. Zudem werden Empfehlungen bereitgestellt, ob das Seil an entsprechender Stelle gekürzt oder das gesamte Windenseil gedreht werden soll. Durch die entsprechenden Maßnahmen kann die Einsatzdauer eines Windenseiles erhöht werden. Der Abnutzungsgrad des Windenseiles wird über die gesamte Seillänge erfasst, so dass besonders hoch beanspruchte Seilbereiche frühzeitig erkannt und Gegenmaßnahmen wie ein Austausch des Windenseiles, eine Kürzung des Windenseiles oder ein Drehen des Windenseiles ergriffen werden können. Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Lösung auch für die Ermittlung des Verschleißzustandes von Windenseilen eingesetzt werden, die keine visuelle Prüfung des Verschleißzustandes ermöglichen wie insbesondere Kunststoffseile.