Hauptursache für die Abnutzung sind neben diversen baulichen Eigenschaften des Seilzugs die sog. Biegewechsel. Darunter versteht der Techniker die Anzahl der Biegungen
eines bestimmten Seilstücks über die einzelnen Rollen an der Unterflasche und an der Umlenktraverse. Irgendwann ist das Seil durch den andauernden Verschleiß so abgenutzt, dass es nicht mehr sicher verwendet werden kann. Einzelne Drähte im Seil halten der Belastung durch Biegung und Hakenlast nicht mehr stand und brechen. Die Anzahl der Drahtbrüche nimmt immer schneller zu, weil immer weniger einzelne Drähte das gesamte Gewicht tragen müssen. So dauert es dann nicht mehr lange, bis das Seil ablegereif ist,
d. h. einen festgelegten Grenzwert an Drahtbrüchen überschritten hat. Diesen Zeitpunkt gilt es bei Kranen aller Art, z. B. bei Laufkranen im innerbetrieblichen Einsatz, genau zu erkennen, um eine weitere Nutzung des betreffenden Seils über die Ablegereife hinaus zu vermeiden. Trotz ausgefeilter Sicherheitstechnik bedeutet ein gerissenes Seil unweigerlich einen Absturz der Last. Um rechtzeitig festzustellen, wann der Austausch bevorsteht, gehört eine gründliche Seilinspektion zur vorgeschriebenen regelmäßigen Prüfung einer Hallenkrananlage. Hierfür ist ein hohes Maß an Fachwissen erforderlich. Zwar lässt sich am Zustand der Schmierung die Stelle erahnen, an der das Seil besonders häufig gebogen wurde. Trotzdem muss es auf der gesamten Länge sorgfältig geprüft werden. Dabei kann der Fachmann nur die äußeren Litzen sehen und Drahtbrüche nur durch Biegen der einzelnen Teilstücke erkennen. Ein gebrochener Draht bedeutet aber noch nicht, dass gleich ein neues Seil nötig ist, denn abhängig von seinem Durchmesser sind unterschiedlich viele Schadstellen erlaubt. Aber unter Berücksichtigung der Einsatzbedingungen des Krans darf auch bis zur nächsten Revision noch nicht die Ablegereife erreicht sein.

Elektronische Hilfe zur Seildiagnose

Um die Experten bei dieser verantwortungsvollen Aufgabe zu unterstüzen, entwickelten die Ingenieure der Abus Kransysteme GmbH aus Gummersbach ein elektronisches Gerät zur Prognose des Seilverschleißes (Bild ➊). Es ist im Seilzug integriert und wird unter dem Namen LIS-AP vermarktet. AP steht dabei als Kürzel für „Ablegeprognose“. Das Gerät arbeitet auf der Basis einer komplexen mathematischen Formel und nutzt einige Messwerte, die am Kran in Echtzeit erfasst werden. Das LIS-AP „zerlegt“ das gesamte Seil in einzelne Teilstücke von zunächst je 30 cm Länge. Für jeden einzelnen Abschnitt soll dann im laufenden Betrieb der Verschleiß berechnet werden. Steigt der ermittelte Wert in einem der Segmente auf 100 %, ist die Ablegereife erreicht, denn analog zum sprichwörtlichen „schwächsten Glied einer Kette“ ist auch ein Seil nur so stark wie sein schwächster Seilabschnitt.

Neben der Anzahl der Biegungen eines bestimmten Seilstücks hat auch die jeweils angehängte Last einen wesentlichen Einfluss darauf, ob Drähte auf einer Umlenk-rolle brechen oder nicht. Als Messwerte für eine Prognose des Verschleißes sind demzufolge die Anzahl der Biegewechsel unter Last und die aktuell wirkende Kraft erforderlich. Das angehängte Gewicht wird von der elektronischen Überlastsicherung mithilfe einer Messachse festgestellt und an das LIS-AP übertragen. Ein an die Seiltrommel angeflanschter Impulsgeber ermittelt die Drehfrequenz und -richtung der Trommel. Andere Faktoren, beispielsweise die Schmierung, die Arbeitstemperatur und die technischen Daten des Seilzugs, sind konstruktiv bekannt oder werden durch die Betriebsbedingungen festgelegt.

Im laufenden Betrieb errechnet das LIS-AP aus den gegebenen Werten, an welcher Position sich welches Seilstück aktuell befindet. Bei den Abschnitten, die gerade auf eine oder von einer Rolle laufen, wird die angehängte Last als Faktor berücksichtigt und ein entsprechender Verschleißwert für diesen Bereich gespeichert. Da sich das Seil weiterbewegt und somit immer ein anderer Abschnitt mit einer Rolle in Kontakt ist, wird dieser Wert für jedes einzelne Segment zu den schon vorhandenen Messwerten addiert. Zusätzlich erschwert wird die Berechnung durch das Flaschenzugprinzip, da die einzelnen Stränge je nach Einscherung unterschiedlich schnell laufen. Der Seilabschnitt in der Nähe der Seiltrommel läuft bei einem viersträngigen Seilzug zum Beispiel viermal so schnell und hat damit auch eine viermal so große Chance, eine Seilrolle zu passieren. Der Bereich in der Nähe des Festpunktes hingegen steht still und hat so nur selten Kontakt mit einer Rolle.

Einfache Messung und Berechnung

Die Bilder ➋ und ➌ verdeutlichen die Berechnungen anhand eines einzelnen Hubspiels bei einem viersträngigen Seilzug. Das Seil ist beispielhaft in 23 gleichlange Abschnitte unterteilt und läuft vom Festpunkt über die beiden Unterflaschenrollen und die Umlenkrolle auf die Seiltrommel. In der Hakenposition h1 (Bild ➋) sind die Segmente 1 bis 5 frei, und Teilstück 6 liegt auf der Unterflaschenrolle 1. Fährt nun der Lasthaken in Hakenposition h2 (Bild ➌), durchlaufen einige der Seilabschnitte Knickstellen auf den verschiedenen Rollen. Auf jeder kommt es dabei zu zwei Biege-wechseln – einmal, wenn das Seil auf die Rolle läuft, und einmal, wenn es sie wieder verlässt. Segment 4 wird in diesem Beispiel einmal geknickt. Zuvor befand es sich in einem freien Strang, jetzt durchläuft es Knickstelle K1. Das LIS-AP errechnet nun die Last im Seilstück 4 und trägt sie in ein Diagramm (Bild ➍) ein. Je höher das Gewicht ist, desto höher ist der Ausschlag. Teilstück 12 wird im angenommenen Hubspiel zweimal gebogen. In Hakenposi tion h1 befand es sich noch auf der Umlenkrolle. Da sich dieser Teil des Seils deutlich näher an der Trommel befindet, ist es hier schneller. Zwischen h1 und h2 durchläuft es zunächst Position K4, überwindet die gesamte freie Seillänge und wird nochmals bei K5 geknickt, wenn es auf die Unterflaschenrolle 2 läuft. Im Diagramm werden daher zwei Biegewechsel entsprechend der Last berücksichtigt und addiert.

Nach diesem Prinzip werden während des gesamten Kranbetriebs die Knickstellen aufaddiert. Für die Betriebsdauer ergibt sich somit ein typisches Diagramm, das auch die Einsatzbedingungen des Krans widerspiegelt und die praktischen Erfahrungswerte von Revisionsspezialisten bestätigt. So ist die Verschleißprognose eines Hubseils erheblich von der Arbeitsweise abhängig. Hängt ein Kran sehr hoch und wird er nur für kleine Hübe bis etwa 1,5 m vom Hallenboden aus genutzt, beispielsweise beim Heben eines Werkstücks auf eine Arbeitsfläche, ergeben sich völlig andere Cha rakteristika als bei Verladekranen in niedrigen Hallen, die bei großer Nutzlast kurz unterhalb des Kranträgers arbeiten.

Bei der regelmäßigen Kranrevision stellen die mit dem LIS-AP berechneten Werte ein wichtiges Hilfsmittel für die Diagnose dar. Im Menü des Geräts kann der Abschnitt angezeigt werden, der den höchsten Verschleißwert aufweist. Die Position wird in Metern ab Festpunkt angegeben. Diese kann der sachkundige Krantechniker dann abmessen und dort unmittelbar mit der Überprüfung beginnen. Auf diese Weise unterstützt das Gerät den Instandhaltungsprozess und sorgt so für zusätzliche Sicherheit. Die mitunter aufwändige Suche nach dem am stärksten belasteten Seilabschnitt und die damit verbundene lange Prüfungszeit entfallen, wenn die Ablegereife unmittelbar festgestellt wird.

Über entsprechende Schaltausgänge lässt sich das LIS-AP auch unabhängig von der Revision als Basis für einen sicheren Betrieb nutzen. Ab einem einstellbaren Wert, beispielsweise 80 %, kann eine optische Warnung ausgelöst werden, die den Betreiber des Krans zu einer Prüfung veranlasst. Denkbar ist auch eine Abschaltung des Hubwerks, wenn der Verschleißwert die 100-%-Marke überschreitet.

Das LIS-AP basiert auf der Hardware der bewährten Abus-Lastindikatorsysteme und kann somit intuitiv bedient werden.