Großhydraulikbaggers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dauerhaften und gleichzeitigen Überwachung mehrerer, in mindestens einem Antriebsstrang eines Großhydraulikbaggers, vorgesehener Antriebskomponenten.

Großhydraulikbagger mit einem Dienstgewicht > 100 t werden in der Regel in Minenbetrieben eingesetzt und sind dort vielfach über einen langen Tageszeitraum im Dauereinsatz. In vorgegebenen Zeitintervallen werden diese Großhydraulikbagger Wartungsarbeiten unterzogen, wobei in bestimmten Abständen auch bestimmte Bauteile, wie beispielsweise Kupplungen oder dergleichen, ausgetauscht werden.

Dennoch geschieht es immer wieder, dass im rauen Alltagsbetrieb der Großhydraulikbagger an betriebsrelevanten Bauteilen, wie beispielsweise Getrieben, Pumpen oder dergleichen, zwischen den Serviceintervallen Schäden auftreten, die möglicherweise auf Material- und/oder Systemfehler zurückzuführen sind.

Die DE 101 00 522 offenbart eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Funktion einer insbesondere landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, mit mindestens einem Sensor, der zur Bereitstellung eines Signals eingerichtet ist, das eine Information über ein Geräusch enthält, das von wenigstens einem beweglichen Element der Arbeitsmaschine verursacht wird. Es wird eine das Signal des Sensors empfangende Rechnereinrichtung vorgeschlagen, die betreibbar ist anhand des vom Sensor bereitgestellten Signals und eines Vergleichswerts einen Signalwert zu erzeugen. Auf diese Weise können Fehlermeldungen erzeugt werden.

Der DE 10 2005 059 564 A1 ist eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung der hydrostatischen Verdrängereinheiten, insbesondere bei als Pumpe oder bei als

BESTÄTIGUNGSKOPIE Motor betriebenen Axialkolbenmaschinen, zu entnehmen. Die Vorrichtung umfasst eine Erfassungseinheit mit einer Vielzahl von an der hydrostatischen Verdrängereinheit angebrachten Sensoren zur Erfassung von Überwachungs- und Betriebsdaten sowie eine Auswerteeinheit, die eine Einrichtung zur Analyse der Überwachungsdaten im Frequenzbereich von einer Einrichtung zur Analyse der Überwachungsdaten im Zeitbereich aufweist. An die Auswerteeinheit schließt sich eine Diagnoseeinheit mit einer Ausgabeeinheit an.

In der DE 10 2005 023 256 A1 wird eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Funktion der Komponenten einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine beschrieben, mit einem Vibrationssensor zur Bereitstellung von Signalwerten, die eine Information über mechanische Vibrationen enthalten, die von beweglichen Komponenten der Arbeitsmaschine verursacht werden, einer Betriebszustandserfassungseinrichtung zur Bereitstellung eines Signals, das eine Information über den Betriebszustand von Komponenten der Antriebsmaschine enthält und einer Rechnereinrichtung zur Erzeugung einer Zustandsinformation hinsichtlich des Zustands der Komponenten der Arbeitsmaschine, die auf den Signalwerten der Betriebszustandserfassungseinrichtung und des Vibrationssensors basiert.

Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, rechtzeitig Veränderungen im Betriebsverhalten von Antriebskomponenten im Bereich eines Großhydraulikbaggers mit einem Dienstgewicht > 100 t zu erkennen und dadurch dem Betreiber des jeweiligen Gerätes die Möglichkeit zu geben, kurzfristig Instandhaltungs- oder Reparaturmaßnahmen bzw. den Austausch schadhafter Antriebskomponenten zu ermöglichen, um zusätzliche unplanmäßige Ausfallzeiten außerhalb der Serviceintervalle zu vermeiden. Das Verfahren soll sowohl auf Diesel- als auch elektromotorische Antriebe im Ein- oder Mehrmotorenbetrieb anwendbar sein.

Des Weiteren soll eine Einrichtung zur Überwachung von im Bereich eines Großhydraulikbaggers mit einem Dienstgewicht > 100 t vorgesehenen Antriebskomponenten bereitgestellt werden, die außerplanmäßige Ausfallzeiten des Großhydraulikbaggers auf ein Minimum begrenzt.

Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zur dauerhaften und gleichzeitigen Überwachung mehrerer in mindestens einem Antriebsstrang eines Großhydraulikbaggers vorgesehenen miteinander in Wirkverbindung stehenden mechanischen und/oder hydraulischen Antriebskomponenten, indem im Bereich lediglich einer einzelnen, der miteinander in Wirkverbindung stehenden Antriebskomponenten ein Schwingungsaufnehmer positioniert wird, dieser Schwingungsaufnehmer über eine Leitung mit einer Auswerteeinheit verbunden wird, die vorgebbare Auffälligkeitsmuster sämtlicher miteinander in Wirkverbindung stehenden Antriebskomponenten beinhaltet und das gemeinsame Messsignal aller miteinander in Wirkverbindung stehenden Antriebskomponenten in aufbereiteter Form als Eingangsfrequenz an die Auswerteeinheit übermittelt und dort einen, der jeweiligen einzelnen Antriebskomponente zugehörigen, Grenzwert aus dem Auffälligkeitsmuster abgegleicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Erfindungsgegenstand offenbart ein Verfahren zur dauerhaften und gleichzeitigen Überwachung von Antriebskomponenten mindestens eines Antriebsstranges eines mit Diesel- oder elektrischem Antrieb versehenen Großhydraulikbaggers, so dass der jeweilige Betreiber des Großhydraulikbaggers rechtzeitig - auch außerhalb der normalen Service Intervalle - Instandhaltungsbzw. Reparaturmaßnahmen bzw. den Austausch der schadhaften Komponente herbeiführen kann.

Somit werden unplanmäßige Ausfallzeiten des Großhydraulikbaggers vermieden. Antriebskomponenten im Sinne des Erfindungsgegenstandes sind beispielsweise Pumpenverteilergetriebe, Schwenkgetriebe, Hydraulikpumpen, Hydraulikmotore sowie auch der jeweilige Diesel- oder Elektromotor. Abweichend vom Stand der Technik wird nicht für jede einzelne Komponente ein zugehöriger Sensor eingesetzt, sondern vielmehr die Summenschwingung _T der aus miteinander in Wirkverbindung stehenden Antriebskomponenten mindestens eines Antriebsstrangs des Großhydraulikbaggers ermittelt. Vielfach werden bei Großhydraulikbaggern nachstehende Komponenten mechanisch und/oder hydraulisch miteinander in Wirkverbindung gebracht: der Antriebsmotor, die Kupplung, das Pumpenverteilergetriebe und Hydraulikpumpen.

Dieses Ziel wird auch erreicht durch eine Einrichtung zur dauerhaften und gleichzeitigen Überwachung mehrerer, in mindestens einem Antriebsstrang eines Großhydraulikbaggers mit einem Dienstgewicht > 100 t miteinander in Wirkverbindung stehender Antriebskomponenten, mit einem Schwingungsaufnehmer, der fest mit dem Gehäuse einer einzelnen der miteinander in Wirkverbindung stehenden Antriebskomponenten verbunden ist und über eine Leitung mit einer im Bereich des Großhydraulikbaggers vorgesehenen Auswerteeinheit in Wirkverbindung steht.

Mit dem Erfindungsgegenstand sind folgende Vorteile verbunden:

einfachere Sensorik gegenüber einer Schwingungsaufnahme an

Rotationsteilen,

Verknüpfung der Messdaten mit weiteren maschinenrelevanten Daten, Einleitung der Komponentendaten in die Bordelektronik,

Komponentendiagnostik.

Das für die jeweils zu überwachende Antriebskomponente vorgegebene in der Auswerteeinheit abgelegte Frequenzmuster wird, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, als von der jeweiligen Motordrehzahl abhängiger Grenzwert in der Auswerteeinheit abgelegt.

Die Auswerteeinheit kann Teil des Großhydraulikbaggers sein. Die Messdaten können bedarfsweise auch mit anderen maschinenrelevanten Daten, beispielsweise mit Daten aus der Fahrzeugelektronik, korreliert werden. Durch Verknüpfung aller Daten können Rückschlüsse gezogen werden, warum der Grenzfrequenzbereich der jeweiligen Antriebskomponente überschritten wurde.

Ist die Auswerteeinheit Teil des Großhydraulikbaggers kann durch geeignete Anzeigeelemente der Zustand der Antriebskomponenten an z.B. einem Monitor angezeigt und so gegebenenfalls mit weiteren Daten durch den Führer des Großhydraulikbaggers überwacht werden.

Eine Auswerteelektronik kann auch dezentral (z. B. Funkübertragung) angeordnet werden, so dass von dort aus die geeigneten Reparaturmaßnahmen initiiert werden können.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 Prinzipskizze eines nur angedeuteten Großhydraulikbaggers;

Figur 2 Schematische Darstellung eines Antriebsstrangs des

Großhydraulikbaggers gemäß Figur 1.

Figur 1 zeigt als Prinzipskizze einen nur angedeuteten Großhydraulikbagger 1 mit einem Dienstgewicht von > 100 t, wie er beispielsweise zur Gewinnung von Ölschiefer in einer Mine eingesetzt werden kann. Dargestellt sind nur die relevanten Bauteile, wie der auf einem Raupenfahrwerk 3 schwenkbar gelagerte Oberwagen 2 und der Führerstand 4. Ebenfalls nur angedeutet ist einer der, in diesem Beispiel einen Dieselmotor 7, eine Kupplung 8, ein Pumpenverteilergetriebe 9 sowie mechanisch an das Pumpenverteilergetriebe angeflanschte Hydraulikpumpen 10,1 1 beinhaltende Antriebsstränge 5 (6). Ferner angedeutet ist eine, im Bereich des Führerstandes 4 vorgesehene ein optisches Anzeigemittel beinhaltende Auswerteeinheit 15. Weitere Antriebskomponenten, wie Hydraulikmotore, Schwenkgetriebe oder dergleichen, sind nur angedeutet, vom Schutzumfang jedoch mit umfasst.

Figur 2 zeigt schematisch einen der Antriebsbereiche des Großhydraulikbaggers 1 gemäß Figur 1. Angedeutet ist in diesem Beispiel ein Antriebsstrang 5, beinhaltend einen Dieselmotor 7, eine Kupplung 8, ein Pumpenverteilergetriebe 9 und Hydraulikpumpen 10,11. Diese Antriebskomponenten 7,8,9,10,1 1 stehen mechanisch/hydraulisch miteinander in Wirkverbindung, sind somit als Einheit anzusehen. In diesem Beispiel soll ausschließlich am Pumpenverteilergetriebe 9 ein einzelner Schwingungsaufnehmer 12 fest montiert sein. Über eine Leitung 13 werden die Messsignale des Schwingungsaufnehmers 12 der im Führerstand 4 des Großhydraulikbaggers 1 vorgesehenen Auswerteeinheit 15 zugeführt.

In der Auswerteeinheit 15 ist für jede der miteinander in Wirkverbindung stehenden Antriebskomponenten 7,8,9,10,1 1 des Antriebsstranges 5 ein spezielles Auffälligkeitsmuster 14 abgelegt, so dass über diese definierten Muster und deren Amplituden das mögliche defekte Bauteil erkannt werden kann. Diese Muster werden an eine nur angedeutete Auswerteelektronik 16 gekoppelt, die wiederum mit dem BCS (Bord Control System) des Großhydraulikbaggers 1 in Verbindung steht und im Bedarfsfall über optische Anzeigemittel 17 Informationen über einen vom Normalfall abweichenden Betriebszustand einer oder mehrerer der Antriebskomponenten 7,8,9,10,1 1 dem Betreiber anzeigt.

Alternativ oder parallel kann die Übermittlung der Messdaten auch per Funk an ein externes Überwachungszentrum weitergeleitet werden, so dass dann dort der Abgleich zwischen Messwert und Grenzwert vorgenommen werden kann. Hier können dann bedarfsweise notwendige Reparaturmaßnahmen ausgelöst werden.

Der Schwingungsaufnehmer 12 nimmt dauerhaft und gleichzeitig ein summenmäßiges Messsignal, vorzugsweise die Schwingungsfrequenzen der jeweiligen Antriebskomponente 7,8,9,10,1 1 auf. Dieses Summensignal wird dem Anzeigemittel 17 über die Leitung 13' zugeführt. In der Auswerteeinheit 15 findet ein ständiger Abgleich zwischen der Eingangsfrequenz und den dort hinterlegten unterschiedlichen Auffälligkeitsmustern (Grenzwerten) der jeweiligen Antriebskomponenten 7,8,9,10,1 1 statt. Abweichungen zwischen der tatsächlich vorhandenen Frequenz der jeweiligen Antriebskomponente 7,8,9,10,11 und den hinterlegten kritischen Grenzwerten 18,18',18" werden, in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl des Motors 7, in einer Auffälligkeitsmeldung generiert und im Fehlerspeicher eines bordeigenen Kontrollsystems abgelegt. Somit wird einer jeden Motordrehzahl für jede der miteinander in Wirkverbindung stehenden Antriebskomponenten 7,8,9,10,1 1 ein zugehöriger Grenzwert 18,18',18" definiert. Abweichend vom Stand der Technik sind somit stets variierende Grenzwerte 18,18',18" für die einzelnen Antriebskomponenten 7,8,9,10,1 1 gegeben, die eine hohe Flexibilität bei der Datenaufbereitung mit sich bringen. Die Auffälligkeitsmeldung wird mit weiteren relevanten Maschinendaten (wie z.B. Motordrehzahl, Temperatur, Druck der Pumpen 10,1 1 ) über weitere Sensoren 19,20 sowie zugehörige Leitungen 21 ,22,23,24 dem Anzeigemittel 17 des bordeigenen Kontrollsystems zugeführt.

Für jedes in der Auswerteeinheit 15 abgelegte Signal der jeweiligen Antriebskomponente 7,8,9,10,1 1 wird ein spezielles Auffälligkeitsmuster generiert, so dass über diese definierten Auffälligkeiten und dem Vergleich mit den vom Schwingungsaufnehmer 12 gelieferten Signalen die mögliche defekte Antriebskomponente erkannt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Großhydraulikbagger

2 Oberwagen

3 Raupenfahrwerk

4 Führerstand

5 Antriebsstrang

6 Antriebsstrang

7 Dieselmotor

Kupplung

9 Pumpenverteilergetriebe

10 Hydraulikpumpe

1 1 Hydraulikpumpe

12 Schwingungsaufnehmer

13 Leitung

13' Leitung

14 Auffälligkeitsmuster

15 Auswerteeinheit

16 Auswerteelektronik

17 Anzeigemittel

18 Grenzwert

18' Grenzwert

8" Grenzwert

9 Sensor

0 Sensor

1 Leitung

2 Leitung

3 Leitung

4 Leitung