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Dokumentenidentifikation DE3822466A1 02.02.1989
Titel Verfahren zur Kontrolle von Lage und Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen
Anmelder Technische Universität "Otto von Guericke" Magdeburg, DDR 3010 Magdeburg, DD
Erfinder Monecke, Jörg, Dipl.-Ing., DDR 3090 Magdeburg, DD;
Weigt, Jürgen, Dipl.-Ing., DDR 3018 Magdeburg, DD;
Seibtius, Peter, DDR 3214 Zielitz, DD
DE-Anmeldedatum 02.07.1988
DE-Aktenzeichen 3822466
Offenlegungstag 02.02.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.02.1989
IPC-Hauptklasse B66B 3/00
IPC-Nebenklasse B66B 5/00   
IPC additional class // B66C 21/00  
Zusammenfassung Beim Betrieb seilbewegter Transporteinrichtungen, insbesondere bergbaulicher Schachtförderanlagen, ist mit den bekannten Lösungen bisher keine präzise Lagebestimmung zur Positionierung bzw. befriedigende Verhinderung unerwünschter Bewegungszustände wie Seilrutsch erreicht worden. Ebenso ist die Ermittlung des Dehnungsverhaltens der Tragseile während des Betriebes nicht möglich. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist sowohl eine weitgehend exakte Lagebestimmung der Fördergefäße als auch eine Erkennung von Seilrutsch bereits in der Entstehungsphase möglich. Weiterhin ist eine Überwachung des Dehnungsverhaltens der Tragseile beim Betrieb der seilbewegten Transporteinrichtungen realisierbar. Erfindungsgemäß werden beim Verfahren zur Kontrolle von Lage und Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen, bei dem die Kontrolle von Lage und Bewegung der seilbewegten Transporteinrichtungen über die Auswertung von Signalen, die bei der Erfassung des Weges oder der Geschwindigkeit der die Bewegung der Transporteinrichtungen verursachenden Seile erfaßt werden, erfolgt, die auszuwertenden Signale durch optische, vorzugsweise optoelektronische Erfassung aus der in der Bewegung zeitlich veränderlichen Abbildung der spezifischen äußeren Form der Seile gewonnen. Die Erfindung ist insbesondere zur Anwendung in bergbaulichen Schachtförderanlagen geeignet. Sie kann jedoch auch zur Kontrolle und Überwachung von Personen- und Industrieaufzügen, Kabelkrananlagen u. ä. ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle von Lage und Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen, insbesondere bergbaulicher Schachtförderanlagen wie Förderkörbe, mit dem z. B. die Lagebestimmung für die Positionierung der Transportgefäße oder die Erfassung unerwünschter Bewegungszustände der Transporteinrichtungen, wie z. B. Seilrutsch, möglich ist.

Dabei erfolgt die Kontrolle von Lage und Bewegung der seilbewegten Transporteinrichtungen über die Auswertung von Signalen, die bei der Erfassung des Weges oder der Geschwindigkeit der die Bewegung der Transporteinrichtungen verursachenden verseilten Elemente gewonnen werden.

Zur Lagebestimmung für die Positionierung von Transporteinrichtungen, die zu ihrer Bewegung mit verseilten Elementen verbunden sind, beispielsweise von Förderkörben im Bergbau oder von Laufkatzen in Kabelkrananlagen, werden im allgemeinen Erfassungs- und Anzeigevorrichtungen benutzt, die die Lage der Transporteinrichtung aus der Bewegung von denen Antriebseinrichtungen ableiten. So ist in der DE-OS 27 51 255 ein sogenannter Teufenzeiger für den Bergbau beschrieben, bei dem die Position des Förderkorbes aus der über die Treibscheibe abgelaufenen bzw. aufgewickelten Seillänge ermittelt wird. Die Seillänge wird dabei von der Umfangsbewegung der Treibscheibe abgeleitet. Da der Seillauf auf dem Umfang der Treibscheibe aber durch Schlupfeffekte in keinem eindeutigen Zusammenhang mit der Drehbewegung der Treibscheibe steht, ist die Bestimmung der Position des Förderkorbes über die Treibscheibenbewegung zwangsläufig fehlerbehaftet. Weitere Fehler entstehen im Laufe des Betriebes einer Treibscheibe dadurch, daß sich deren Seilfutter abnutzt und so eine unkontrollierte Veränderung ihres Umfanges eintritt, die die Bestimmung der gelaufenen Seillänge verfälscht.

Die genannten Fehlereinflüsse bei der Lagebestimmung des Förderkorbes zwingen zu sogenannter Schleichfahrt beim Anlaufen der Be- und Entladesohlen der Förderschächte, so daß große und ökonomisch sehr nachteilig wirkende Zeitverluste beim Förderbetrieb der Transporteinrichtungen auftreten. Daher wurden zahlreiche Lösungsvorschläge unterbreitet, die auf die Beseitigung der Lagebestimmungsfehler abzielen und aus diesem Grunde auf die Ableitung der Lage der Fördereinrichtung aus der Bewegung der Antriebseinrichtungen verzichten.

So wird zum Beispiel im SU-US 12 29 156 vorgeschlagen, am Förderkorb induktive Sensoren anzubringen, die einen an der Förderschachtwandung angebrachten mäanderförmigen Leiter beobachten und deren Impulszahlauswertung die Ermittlung der jeweiligen Lage des Förderkorbes gestatten soll.

Ähnlich wirkt die Lösung, die in der SU-PS 5 23 014 angegeben ist: Hier wird die Abtastung eines im Schacht angebrachten und abschnittsweise magnetisierten Bandes durch einen am Förderkorb befestigten Sensor beschrieben. Da jedoch bei der Bewegung des Förderkorbes starke horizontale Schwankungen auftreten, ist die Lagebestimmung durch induktive oder magnetische Abtastung aufgrund der häufigen und bedeutenden Luftspaltveränderungen ebenfalls mit einer hohen Fehlerwahrscheinlichkeit behaftet und zudem mit erhöhtem technischen Aufwand für die Montage der genannten Zusatzeinrichtungen an der Schachtwand verbunden.

Weiteren technischen Aufwand erfordert die Übertragung der Abtastsignale aus den bewegten Förderkörben in die Meß- bzw. Schaltwarte.

Die mit der CH-PS 4 81 833 vorgeschlagene Magnetisierung und anschließende Abtastung des bewegten Tragseils des Förderkorbes stellt durch das Horizontalschlagen des bewegten Tragseils ebenfalls nur eine stark fehlerbehaftete Lösung dar und verlangt zudem erhöhten technischen Aufwand zur Magnetisierung des Tragseils.

Nach den SU-US 8 74 562 und 11 91 405 ist es möglich, den Standort des Förderkorbes durch die Beobachtung elektrischer Schwingungen, die auf das Tragseil eingekoppelt werden, zu ermitteln, indem eine Zeitmessung bis zum Rücklauf der Schwingungen vorgenommen wird. Diese Verfahrensweise zeichnet sich durch hohen meßtechnischen Aufwand aus und gewährleistet ebenfalls keine fehlerfreie Ortsbestimmung des Förderkorbes, da die empfindliche Meßeinrichtung durch die mechanischen Einflüsse des Seilbetriebes leicht gestört wird.

Diesen Lösungen des Standes der Technik haftet also allgemein der Mangel fehlerhafter Lagebestimmung an, woraus letztlich Zeitverluste bei der Positionierung der Transporteinrichtung an gewünschten Punkten des Transportweges resultieren. Außerdem ist zur Realisierung der elektrischen Lösungen hoher technischer Aufwand erforderlich.

Die Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen, z. B. von Förderkörben in bergbaulichen Förderanlagen, wird gewöhnlich mittels elektromotorisch betriebener Treibscheiben, über die die Tragseile gelegt sind, herbeigeführt, gesteuert und kontrolliert.

D. h., daß von der Bewegung der Treibscheibe das Tragseil angetrieben, daß im Normalfall über die Verlangsamung oder Beschleunigung der Treibscheibe die Geschwindigkeit des laufenden Seiles und damit auch des Förderkorbes gesteuert und daß außerdem von der Bewegung der Treibscheibe über sogenannte Teufenzeiger, z. B. nach DE-OS 27 51 255, auf die Position des Förderkorbes geschlossen wird.

Eine zusätzliche Kontrolle über die Bewegung des Förderkorbes wird mittels an bestimmten Punkten des Förder- oder Transportweges angebrachter Initiatoren, z. B. Lichtschranken, ermöglicht (DD-PS 46 533).

Durch äußere Einflüsse, insbesondere witterungsabhängig einwirkende Feuchte, bzw. durch das der Fasereinlage der Tragseile austretendes Schmiermittel, besonders bei neu aufgelegten Seilen, tritt jedoch beim Betrieb der seilbewegten Förderanlagen ein gewisser Schlupf zwischen bewegtem Seil und Treibscheibe auf, wobei unter bestimmten Bedingungen die Haftreibung zwischen Seil und Treibscheibe völlig verlorengehen und es zu einem unkontrollierten Durchrutschen größerer Seilabschnitte auf der Treibscheibe kommen kann.

Als Gegenmaßnahme gegen diesen Seilrutschen wird die Nachführung und - nach Wiederherstellung der Haftreibung - anschließende sanfte Reduzierung der Treibscheibengeschwindigkeit angestrebt. Diese an sich taugliche Maßnahme führt aber häufig nicht zum Erfolg, da die Entstehung des Seilrutsches nicht rechtzeitig erkannt und die zu spät eingeleiteten Gegenmaßnahmen o. a. Art nicht mehr wirksam werden kann (Die verspätete Erfassung des Seilrutsches ist in dem gleichzeitigen Verlust des eindeutigen Zusammenhanges von tatsächlicher und vom Teufenzeiger angezeigter Position des Förderkorbes sowie in der Anordnung der Kontrollinitiatoren, die nur zu bestimmten Zeitpunkten die Kontrolle der tatsächlichen Position ermöglicht, begründet.). So kommt es durch die ungünstige Verfahrensweise bei der Bewegungskontrolle der Fördereinrichtungen immer wieder zu größeren ökonomischen Verlusten entweder durch auftretende Havarien oder erforderliche Notbremsungen, die insbesondere zu einem starken Verschleiß der Förderseile sowie der Seilfutter der Treibscheiben führen, oder durch eine notwendigerweise geschwindigkeitsgeminderte und damit uneffektive Betriebsweise der Fördereinrichtungen bei bestimmten äußeren Bedingungen.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Kontrolle von Lage und Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen, wie Förderkörbe im Bergbau u. a. zu schaffen, das bei deutlich verringertem technischen und zeitlichen Aufwand zu seiner Realisierung einen effektiveren, verschleißärmeren und sicheren Betrieb der seilbewegten Transporteinrichtungen ermöglicht.

Es besteht die Aufgabe, ein Verfahren zur Kontrolle von Lage und Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen zu entwickeln, das eine weitgehend fehlerfreie Lagebestimmung bei der Positionierung und eine frühzeitige Erkennung unerwünschter Bewegungszustände während der Seilfahrt der seilbewegten Transporteinrichtungen ermöglicht und ohne Zusatzeinrichtungen entlang des gesamten Transportweges und an den bewegten Transporteinrichtungen realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren zur Kontrolle von Lage und Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen, bei dem die Kontrolle von Lage und Bewegung der seilbewegten Transporteinrichtungen über die Auswertung von Signalen, die bei der Erfassung des Weges oder der Geschwindigkeit der die Bewegung der Transporteinrichtungen verursachenden verseilten Elemente erfaßt werden, erfolgt, diese auszuwertenden Signale erfindungsgemäß durch optische Erfassung aus der in der Bewegung zeitlich veränderlichen Abbildung der spezifischen äußeren Form der verseilten Elemente gewonnen werden.

Zur Signalauswertung wird vorteilhaft eine Kalibrierung bezüglich eines oder mehrerer Festpunkte des Transportweges vorgenommen.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die zur Lagebestimmung auszuwertenden Signale unmittelbar aus der vorhandenen Form der die Transporteinrichtungen bewegenden verseilten Elemente gewonnen werden, d. h., es sind keine zusätzlichen Maßnahmen über die gesamte Länge des Transportweges oder an den bewegten Transporteinrichtungen erforderlich.

Der Begriff der beanspruchten optischen Erfassung soll dabei die rein optische Beobachtung der o. a. Form der bewegten verseilten Elemente sowie auch die auf verschiedene Weise mögliche Signalgenerierung einschließen.

Weiterhin wird innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kontrolle von Lage und Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen zur Realisierung der Bewegungskontrolle eine Verfahrensweise vorgeschlagen, bei der in bekannter Weise die Antriebsgeschwindigkeit der Treibscheibe der seilbewegten Transporteinrichtung erfaßt wird, die jedoch folgende zusätzliche Verfahrensschritte besitzt:

  • - Neben der Erfassung der Antriebsgeschwindigkeit wird die tatsächliche Geschwindigkeit des bewegten Seils ermittelt.
  • - Aus den genannten Geschwindigkeitswerten wird deren Differenz gebildet und als Maß für den Bewegungszustand, insbesondere den Seilrutsch, bewertet.


Zur Sicherung einer besonders vorteilhaften Verfahrensweise erfährt der zweite zusätzliche Verfahrensschritt folgende Ausgestaltung: Zur Erfassung der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegten Seils wird die je Zeiteinheit generierte Impulszahl oder die Impulsdauer o. ä. Parameter einer elektrischen Signalfolge ausgewertet, die durch die vorzugsweise optoelektrische Beobachtung des in der Bewegung zeitlich veränderlichen Abbildes der spezifischen äußeren geometrischen Form des bewegten Seils erzeugt wird.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise kann durch einen nachfolgend genannten Verfahrensschritt zweckmäßig erweitert werden: Es wird der Gradient der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegten Seils oder der o. a. Geschwindigkeitsdifferenz gebildet und zur Gewinnung einer Tendenzaussage über die Zu- oder Abnahme des Seilrutsches ausgewertet, womit ein Bewertungskriterium zur Einschätzung der Notwendigkeit bzw. erforderlichen Stärke einzuleitender Gegenmaßnahme entsteht.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise kann in einer weiteren Ausgestaltung auch sehr gut zur Erfassung des Dehnungszustandes der Trag- bzw. Förderseile der seilbewegten Transporteinrichtungen benutzt werden.

Beim Betrieb seilbewegter Transporteinrichtungen tritt eine last- und alterungsbedingte Seildehnung auf, die aus Betriebs- und Sicherheitsgründen überwacht werden muß. Insbesondere gilt dies für bergbauliche Förderanlagen, für die die Aufnahme einer zeitlichen Seildehnungskurve gewöhnlich vorgeschrieben ist. Diese Seildehnungskurven (vgl. Fig. 6) dienen insbesondere zur Festlegung des Zeitpunktes der Ablegereife der Trag- oder Förderseile innerhalb des Bereiches der kritischen Seildehnung.

Die übliche Verfahrensweise zur Dehnungsermittlung besitzt jedoch neben der unbefriedigenden Qualität der Meßergebnisse den Mangel ungenügender Anwendungsmöglichkeit beim Betrieb der Transporteinrichtungen.

Die Aufgabe, ein Verfahren zur Bestimmung der Dehnung von Seilen zu entwickeln, das während des Betriebes seilbewegter Transporteinrichtungen eine weitgehend exakte Bestimmung der Seildehnung ermöglicht und dessen Meßergebnisse eine näherungsweise Ermittlung des voraussichtlichen künftigen Dehnungs-Zeit-Verhaltens der Seile gestattet, wird in der besonderen Ausgestaltung des Verfahrens zur Kontrolle von Lage und Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen so gelöst, daß die Dehnung der Seile aus der Veränderung der auf eine definierte Wegstrecke entfallenden Anzahl von Schlaglängen bestimmt wird.

In der Ausgestaltung des erfinderischen Gedankens wird die in ihrer Veränderung zu erfassende Schlaglängenzahl durch die Auswertung der spezifischen äußeren geometrischen Form der Seile durch optische Erfassung von deren in der Bewegung zeitlich veränderlicher Abbildung, unter Berücksichtigung von Herstellungsparametern wie Litzenzahl o. a., ermittelt. Dabei können sowohl die Seile als auch die Erfassungseinrichtung bewegt werden.

Die Wirkungsweise dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht auf folgenden Zusammenhängen: Bei der Dehnung der Seile vergrößert sich deren Längenausdehnung, ohne daß sich die Seile als Ganzes um ihre Längsachse drehen können, da sie mit ihren Enden an den jeweiligen Transporteinrichtungen bzw. Haltevorrichtungen fest eingebunden sind. Daher kann sich beim betreffenden Seil die Gesamtzahl der Schlaglängen nicht ändern, wohl aber das Maß der einzelnen Schlaglängen. Beim wiederholten Vorbeiführen eines definierten Längenabschnittes des bewegten Seils an einer Beobachtungsstation wird sich mit zunehmender Dehnung des Seils eine Verringerung der Anzahl vorbeigeführter Schlaglängen feststellen lassen, aus der sich die Seildehnung quantitativ bestimmen läßt. Dabei wird das Maß des bewegten Seilabschnittes durch die zwischen zwei Fixpunkten - also entlang einer definierten Wegstrecke - erfolgende Bewegung der Transporteinrichtung oder auch einer Seilmarke festgelegt.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens bezüglich der Lagekontrolle ist folgende:

Die Lagebestimmung der Transporteinrichtungen erfolgt wie bei bekannten Verfahren durch die Auswertung beispielsweise der Impulszahl eines elektrischen Signals, das so mit dem zurückgelegten Weg der Transporteinrichtungen im Zusammenhang steht, daß die Impulszahl diesem Weg proportional ist. Dieses elektrische Signal wird durch die optische Beobachtung des bewegten verseilten Elementes gewonnen. Beobachtet wird die spezifische äußere Form des bewegten verseilten Elementes, die durch die Herstellungsparameter Anzahl der Teilstränge bzw. Außenlitzen und Schlaglänge bzw. Drall eindeutig charakterisiert ist und deren Abbild in der Beobachtungsebene als sich ständig ändernder Seildurchmesser erscheint.

Bei der Vorbeiführung dieser Form an der optischen Beobachtungseinrichtung entsteht pro Wegeinheit eine definierte Anzahl elektrischer Impulse, deren zahlenmäßige Erfassung die Bestimmung der bewegten Länge verseilten Elementes und damit der Lage und daran befestigten Transporteinrichtung gestattet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kontrolle von Lage und Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen soll an nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dabei zeigen die zugehörigen Zeichnungen in

Fig. 1 ein Prinzipschema einer Förderanlage, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zur Lagebestimmung bei der Positionierung von Förderkörben Anwendung findet,

Fig. 2 eine Lagebestimmungseinheit zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 eine Längskontur eines Tragseils der in Fig. 1 gezeigten Förderanlage,

Fig. 4 eine zur Lagebestimmung auswertbare Signalfolge,

Fig. 5 ein Prinzipschema einer Förderanlage, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zur Bewegungskontrolle von Förderkörben Anwendung findet,

Fig. 6 eine zeitliche Seildehnungskurve,

Fig. 7 und Fig. 8 Blockschemata von Förderanlagen, in denen das erfindungsgemäße Verfahren in seiner Ausgestaltung zur Dehnungserfassung angewendet wird,

Fig. 9 eine optische Meßeinrichtung,

Fig. 10 und Fig. 11 Signalfolgen der optischen Meßeinrichtung.

In einem ersten Ausführungsbeispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren an einer bergbaulichen Förderanlage zur Lagebestimmung bei der Positionierung eines an einem Tragseil 1 hängenden Förderkorbes 2 benutzt. Das Tragseil 1 läuft über eine Treibscheibe 3 und bewegt den Förderkorb 2 zwischen einer Beladestelle 4 und einer Entladestelle 5 auf einem Förderweg 6. Zur effektiven Auslastung der Förderanlage sollen die Fahr-, Be- Entladezeiten möglichst klein sein. Dies setzt eine möglichst hohe Fahrtgeschwindigkeit des Förderkorbes 2 auf großen Teilen seines Förderweges 6 und präzises Anlaufen der Be- und Entladestelle 4 bzw. 5 voraus. Besonders wichtig für eine zeitoptimale Steuerung der Bewegung des Förderkorbes 2 ist die Verringerung des Anteils der sogenannten Schleichfahrt vor dem Anlaufen der Be- und Entladestellen 4; 5 an der Gesamtfahrzeit. Da der bisher unverhältnismäßig hohe Anteil an Schleichfahrt durch die ungenügende Kenntnis der tatsächlichen Lage des Förderkorbes 2 innerhalb seines Förderweges 6 verursacht wurde, besitzt die beschriebene Förderanlage eine Lagebestimmungseinheit 7, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren zur Lagebestimmung bei der Positionierung von Transporteinrichtungen realisiert wird.

Gem. Fig. 2 kann diese Lagebestimmungseinheit 7 beispielsweise aus einer optoelektronischen Beobachtungsbaugruppe mit Lichtsender 8 und Lichtempfänger 9 sowie einem Auswerteblock 10 bestehen. Die Lagebestimmungseinheit 7 ist an der Förderanlage so angeordnet, daß das Tragseil 1 den Bereich der Wirkstrecke Lichtsender 8 - Lichtempfänger 9 durchläuft. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Tragseil 1 aus einem einlagigen Rundlitzenseil mit Fasereinlage und sechs Außenlitzen 11 bis 16.

Das Tragseil 1 erzeugt mit seiner in Fig. 3 angegebenen Längskontur beim Durchlaufen der Wirkstrecke der Beobachtungsbaugruppe eine elektrische Signalfolge e(t) gem. Fig. 4, die im Auswerteblock 10 hinsichtlich ihrer Impulszahl n ausgewertet wird.

Die ermittelte Impulszahl n gestattet durch die bei der Seilherstellung festgelegten Parameter Litzenzahl z und Schlaglänge s&min; die eindeutige Bestimmung des an der Beobachtungsbaugruppe vorbeigeführten Seilabschnittes s:

s = (n/z) · s (1)

Bezogen auf einen Festpunkt des Förderweges 6 gestattet die Kenntnis dieses Seilabschnittes s eine Bestimmung der örtlichen Lage des Förderkorbes 2 sogar ohne vorheriges Durchlaufen des gesamten Förderweges 6.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die bei einem Durchfahren des gesamten und in seiner Länge genau bekannten Förderweges 6 erzeugte Gesamtimpulszahl nges zur Kalibrierungsgrundlage für die bei weiteren Fahrten durchzuführenden Lagebestimmungen zu machen, so daß die Schlaglänge s&min; durch ihre immerhin möglichen herstellungsbedingten Fehler keinen Fehleranteil bei der Lagebestimmung liefern kann:

s = n/nges) · (Förderweg 6) (2)

Bei der Ausgestaltung der Erfindung ist es beispielsweise möglich, anstelle der genannten Anordnung aus Lichtsender 8 und Lichtempfänger 9 auch eine CCD-Kamera zur Erfassung der zeitlich veränderlichen Seilabbildung einzusetzen. Unter bestimmten Umständen, z. B. bei sehr hartnäckig verschmutztem Seil und dadurch erschwerter lichtoptischer Erfassung der bewegten Seilform, ist sogar eine Beobachtung dieser Seilform mittels anderer kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung denkbar, beispielsweise durch Röntgenabtastung.

Die Erfindung soll bezüglich der Bewegungskontrolle an einem weiteren Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigt die zugehörige Fig. 5 das Prinzipschema einer bergbaulischen Förderanlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren zur Kontrolle der Bewegung eines Förderkorbes angewendet wird.

Gem. Fig. 7 wird die Erfindung in einer bergbaulichen Förderanlage angewendet, die wieder die folgenden, bereits genannten Elemente aufweist:

Tragseil 1, Förderkorb 2, Treibscheibe 3, Be- bzw. Entladestelle 4 bzw. 5 sowie Förderweg 6.

Mit der Treibscheibe 3 ist im weiteren eine Einrichtung zur Erfassung der Antriebsgeschwindigkeit 17 gekoppelt, während eine Einrichtung zur Erfassung der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegten Seils 18 auf der Grundlage einer optoelektrischen Beobachtungseinheit die Baugruppen lichtemittierender Sender 18.1, Empfänger 18.2 und Signalverarbeitungseinheit 18.3 aufweist und so angeordnet ist, daß das Tragseil 1 im Wirkraum zwischen Sender 18.1 und Empfänger 18.2 läuft.

Eine Auswerteeinheit 19 verarbeitet mit ihrer Baugruppe Differenzbildner 19.1 die von den vorgenannten Einrichtungen 17 und 18 generierten Geschwindigkeitssignale und bildet die Geschwindigkeitsdifferenz als Maß für den Seilrutsch des Tragseils 1. Ein nachgeschalteter Differentiator 19.2 bildet den Gradienten des Geschwindigkeitsdifferenzsignals, aus dem die zu- bzw. abnehmende Tendenz des Seilrutsches ablesbar ist. Zur Auswerteeinheit 19 können auch nicht gezeigte Anzeige- und Signalisiervorrichtungen sowie Steuer- und Regeleinrichtungen, die z. B. selbsttätig eine Ausregelung auftretender unerwünschter Bewegungszustände der Fördereinrichtung, wie Seilrutsch, vornehmen, gehören.

Ebenso kann die grob beschriebene bergbauliche Förderanlage Kontrollinitiatoren besitzen, die an bestimmten Festpunkten des Förderweges 6 angeordnet sind und Kontrollsignale zum ständigen Selbstabgleich der Anordnung zur Kontrolle der Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen abgeben.

Die Wirkungsweise der Einrichtung zur Erfassung der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegten Seils 18 ist folgende: Diese Einrichtung ist im vorliegenden Beispiel als optoelektrische Beobachtungseinheit ausgeführt. Innerhalb der Wirkstrecke lichtemittierender Sender 18.1 - Empfänger 18.2 bewegt sich das Tragseil 1.

Beobachtet wird die spezifische äußere Form des bewegten Tragseils 1, die durch die Herstellungsparameter Anzahl der Teilstränge bzw. Litzenzahl z und Schlaglänge s bzw. Drall eindeutig charakterisiert ist und deren Abbild in der Beobachtungsebene als sich ständig ändernder Seildurchmesser erscheint. Bei der Vorbeiführung dieser Form an der optischen Beobachtungseinheit entsteht pro Zeiteinheit eine definierte Anzahl elektrischer Impulse, deren quantitative Auswertung die Bestimmung der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegten Tragseils 1 gestattet. Fehlereinflüsse hierbei sind auf bekannte Weise durch eine Kalibrierung, z. B. über eine definierte Wegstrecke zwischen Festpunkten des Förderweges 6, leicht auszuschließen.

In einem dritten Ausführungsbeispiel soll die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich einer Dehnungsermittlung erläutert werden.

Aus Fig. 6 ist zu erkennen, daß die Seildehnungskurve in der Einlaufphase eine starke Anfangsdehnung aufweist, bedingt durch die Seilverfestigung. Nach der Anfangsdehnung ist die Dehnungszunahme während der Betriebsdauer gering. Der folgende steile Anstieg der Dehnung ist mit der beginnenden Zerstörung des Seiles verbunden und kennzeichnet die Ablegereife des Seiles.

Gem. Fig. 7 und 8 weisen die Förderanlagen, in denen das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Dehnung von Seilen ausgenutzt wird, folgende Elemente auf: Tragseil 1 (in Fig. 7 mit Unterseil als Lastausgleich), Förderkorb 2, Treibscheibe 3, Gegengewicht 20, Initiator 21 und optische Meßeinrichtung 22. Diese besteht gem. Fig. 9 aus einem optischen Sender 23 und einem optoelektronischen Empfänger 24 mit Impulsverarbeitungseinheit 25.

Im folgenden wird die Wirkungsweise dieser Ausgestaltung der Erfindung erläutert: Das Tragseil 1 ist mit dem bzw. den Förderkörben 2 und ggf. mit dem Gegengewicht 20 verbunden und läuft über Treibscheibe 3. Mit den Initiatoren 21 wird das Passieren der Förderkörbe 2 bzw. des Gegengewichtes 20 in Fixpunkten ermittelt und damit eine zur Realisierung der Dehnungsbestimmung notwendige definierte Wegstrecke sd festgelegt. Sie ist konstant und im Beispiel durch die Teufe bzw. Förderhöhe bestimmt.

Die optische Meßeinrichtung 22 erfaßt beim Betrieb der Seile die durch die Herstellung der Seile festgelegte äußere geometrische Form als bewegtes Abbild und generiert eine typische elektrische Signalfolge e(t), deren weitere Verarbeitung in der Impulsverarbeitungseinheit 25 die Bestimmung der Seildehnung wie folgt ermöglicht: Das Tragseil 1 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem einlagigen Rundlitzenseil mit Fasereinlage und sechs Außenlitzen 11-16. Diese Seilkonstruktion führt bei der Generierung der Signalfolge e(t) zu 6 Impulsen pro Schlaglänge s&min; und ermöglicht durch das Erfassen der Gesamtimpulszahl n der während der Förderkorbbewegung über die definierte Wegstrecke sd generierten Signalfolge e(t) und das anschließende Beziehen auf die Litzenzahl z die Bestimmung einer nicht notwendigerweise ganzzahligen Schlaglängenanzahl sz des Tragseiles 1 pro definierter Wegstrecke sd:

sz = n/z (3)

Die beim Betrieb des Tragseils 1 auftretende Dehnung verringert die in der optischen Meßeinrichtung 22 generierte Impulszahl der Signalfolge e(t) und damit auch die Schlaglängenanzahl sz pro definierter Wegstrecke sd.

Unter Beachtung der konkreten Parameter des Tragseils 1 und der definierten Wegstrecke sd ist aus dem Vergleich dieser Schlaglängenanzahl sz (für eine Dehnung = 0) mit der bei einer Dehnung >0 entstehenden Schlaglängenanzahl sz* eine quantitative Ermittlung dieser Dehnung möglich.

Fig. 10 und 11 verdeutlichen in vergröberter Darstellung die Auswertung der Signalfolge e(t): Dabei zeigt Fig. 10 die in der optischen Meßeinrichtung 22 generierte Signalfolge e(t) des ungedehnten Tragseils 1, die bei der lastfreien Vorbeiführung des der definierten Wegstrecke sd entsprechenden Seilabschnittes an der optischen Meßeinrichtung 22 entsteht und die Impulse I1 bis In aufweist. Mit s1 und s2 sind kalibrierungsfähige Weganteile, die aus den Parametern des Tragseils 1 bestimmbar sind, bezeichnet.

Nach erfolgter Dehnung zeigt die Signalfolge e(t) gem. Fig. 11 für die definierte Wegstrecke sd die Impulse I1* bis Im * sowie die veränderten Weganteile s1* und s2*. Bei weiter zunehmender Dehnung können auf die definierte Wegstrecke sd auch weniger als m Impulse entfallen. Aus den Weganteilen s1*, s2* sowie den Impulsanzahlen m bzw. m-1; m-2 . . . bei weiter fortschreitender Dehnung ist die quantitative Bestimmung der absoluten bzw. relativen Dehnung des Tragseils 1 möglich.

Es ist bei der Auswertung der Signalfolge e(t) auch möglich, den Bezug der Dehnung auf die Differenz der Schlaglängenanzahlen sz-sz* durch die alleinige Verwendung der Impulszahlen der Signalfolge e(t) zu ersetzen. Prinzipiell bleibt das Wesen der Verfahrensweise erhalten, da die jeweilige Schlaglänge s bzw. s&min;* über die Außenlitzenzahl z mit den vorgenannten Impulszahlen verknüpft ist.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens entstehen folgende Vorteile:

Durch die direkte Erfassung des an einer Beobachtungseinrichtung vorüberbewegten Seilabschnittes s ist eine weitgehend fehlerfreie Lagebestimmung zu jedem Zeitpunkt einer Transportbewegung möglich. Damit besteht gleichzeitig die Möglichkeit, eine genaue Positionierung der Transporteinrichtung an bestimmten Punkten des Transportweges vorzunehmen.

Durch die sichere Kenntnis über den jeweiligen Aufenthaltsort der Transporteinrichtung kann also eine optimierte Steuerung ihrer Bewegung erfolgen - die bisher aus der unsicheren Positionskenntnis heraus notwendigen längeren Schleichfahrten beim Anlaufen bestimmter Punkte und damit die äußerst nachteiligen Zeitverluste können entfallen.

Die Erfindung ermöglicht weiterhin die frühzeitige und weitgehend exakte Erkennung unerwünschter Bewegungszustände seilbewegter Transporteinrichtungen, insbesondere die Erkennung des in bergbaulichen Förderanlagen gefürchteten Seilrutsches.

Diese frühzeitige Erkennung schafft im Verein mit der quantitativen Bestimmbarkeit z. B. des Ausmaßes und der Tendenz des Seilrutsches die Möglichkeit, rechtzeitig wirksame und in der richtigen Stärke bemessene Gegenmaßnahmen zu treffen.

Ein anderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch die Verhinderung unerwünschter Bewegungszustände mit Hilfe der Erfindung beim nunmehr bewegungsmäßig normalisierten Betrieb auch eine deutlich verringerte Anzahl von Extrembelastungen der Seile und weiterer Anlagenteile im Sinne von Notbremsungen oder sogar havarieartigem Einlaufen der Förderkörbe in ihre Endstellen auftritt. Bei den hohen Kosten z. B. für Tragseilgarnituren sind die durch die normalisierte Betriebsweise der Förderanlagen auch unter extremen Witterungsbedingungen geminderten Verschleißparameter ein sehr wichtiger Vorteil, der bei der Anwendung der Erfindung entsteht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist außerdem eine weitgehend exakte und kontinuierliche Bestimmung der Dehnung von Seilen in seilbewegten Transporteinrichtungen möglich. Die Dehnungsbestimmung erfolgt ohne Störung des laufenden Betriebes der Transporteinrichtung.

Die kontinuierliche und weitgehend exakte Dehnungsbestimmung ermöglicht die problemlose Aufzeichnung der in überwachungspflichtigen Anlagen geforderten Seildehnungskurven.

Die zeitlich eng aufeinanderfolgend ermittelten Meßwerte erhöhen die Aussagequalität der Seildehnungskurve und gestatten die näherungsweise Ermittlung künftiger Dehnungswerte. Damit können eine vorausschauende Entscheidung zur Ablegereife der Seile getroffen und ökonomische Nachteile aus der bisher oft plötzlich auftretenden Notwendigkeit von Seilwechseln vermieden werden.

Ein weiterer Vorteil besteht in folgendem Umstand: Die problemlose Einfügung des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Betrieb von seilbewegten Transporteinrichtungen sowie der relative geringe Realisierungsaufwand gestatten die Anwendung des Verfahrens auch zur indirekten Ermittlung der Seilkraftverhältnisse bei Mehrseilanlagen. Der bei solchen Anlagen häufig aufgrund unsymmetrischer Lastverteilungen durch unkontrollierte Dehnungen einzelner Seile auftretende hohe Verschleiß der Gesamtgarnitur kann künftig mit Hilfe der stetigen Kontrolle der Einzeldehnungen durch gezielte Längenänderungen ausgewählter Seile gemindert werden. Bei den hohen Kosten für Seilgarnituren stellt dieser zusätzliche Effekt der Erfindung einen Hauptvorteil dar.

Die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann wie gezeigt auf sehr einfache und wirkungsvolle Weise durch die beschriebenen Anordnungen erfolgen. Diese Anordnungen mit ihrer geringen Anzahl erforderlicher Baugruppen repräsentieren im Verhältnis zu den mit ihrer Hilfe erreichbaren Nutzeffekten einen nur sehr geringen technischen Aufwand und bieten durch die Bereitstellung von Signalen, die die Lage bzw. den Bewegungszustand der kontrollierten Transporteinrichtungen weitgehend exakt erfassen, den zusätzlichen Vorteil, Ausgangsgrößen für die umfassende Anlagenregelung beschriebener Förderanlagen zu liefern.

Nicht zuletzt hat die Erfindung eine große Bedeutung, weil sie durch die Vermeidung unerwünschter Betriebszustände der Förderanlagen zur Erhöhung der Grubensicherheit, unter Umständen sogar zum Schutz menschlichen Lebens, beiträgt.

  • Bezugszeichen zur Patentanmeldung
  • "Verfahren zur Kontrolle von Lage und Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen"

    1 Tragseil 2 Förderkorb 3 Treibscheibe 4 Beladestelle 5 Entladestelle 6 Förderweg 7 Lagebestimmungseinheit 8 Lichtsender 9 Lichtempfänger 10 Auswerteblock 11-16 Außenlitze 17 Einrichtung zur Erfassung der Antriebsgeschwindigkeit 18 Einrichtung zur Erfassung der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegten Seils 18.1 Sender 18.2 Empfänger 18.3 Signalverarbeitungseinheit 19 Auswerteeinheit 19.1 Differenzbildner 19.2 Differentiator 20 Gegengewicht 21 Initiator 22 optische Meßeinrichtung 23 Sender 24 Empfänger 25 Impulsverarbeitungseinheit e(t) Signalfolge n Impulszahl nges Gesamtimpulszahl z Litzenzahl s Seilabschnitt t Zeit s&min; Schlaglänge (Dehnung = 0) s&min;* Schlaglänge (Dehnung > 0) sd definierte Wegstrecke n Gesamtimpulszahl (Dehnung = 0) m Gesamtimpulszahl (Dehnung > 0) sz Schlaglängenanzahl (Dehnung = 0) sz* Schlaglängenanzahl (Dehnung > 0) s1; s2 Weganteil (Dehnung = 0) s1*; s2* Weganteil (Dehnung > 0) I1 . . . In Impulse (Dehnung = 0) I1* . . . Im+ Impulse (Dehnung > 0)


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Kontrolle von Lage und Bewegung seilbewegter Transporteinrichtungen, bei dem die Kontrolle von Lage und Bewegung der seilbewegten Transporteinrichtungen über die Auswertung von Signalen, die bei der Erfassung des Weges oder der Geschwindigkeit der die Bewegung der Transporteinrichtungen verursachenden verseilten Elemente erfaßt werden, erfolgt, gekennzeichnet dadurch, daß die auszuwertenden Signale durch optische Erfassung aus der in der Bewegung zeitlich veränderlichen Abbildung der spezifischen äußeren Form der verseilten Elemente gewonnen werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Signalauswertung eine Kalibrierung bezüglich eines oder mehrerer Festpunkte des Transportweges vorgenommen wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
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