DE102017222034A1 - Leitungsaufwickelvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitungsaufwickelvorrichtung (1) zum Aufbewahren einer Leitung (2) umfassend ein Wickelelement (3) zum Aufwickeln der Leitung (2), ein elektrisches Antriebselement (4) zum Antreiben des Wickelelements (3) in einer Aufwickelrichtung (100) und in einer Abwickelrichtung (200), und ein Steuergerät (5) zum Ansteuern des Antriebselements (4), wobei das Steuergerät (5) eingerichtet ist, an der Leitung (2) auftretende Zugkräfte durch Ansteuern des Antriebselements (4) zum Antreiben des Wickelelements (3) in Abwickelrichtung (200) auf einen vordefinierten Maximalwert zu begrenzen. The present invention relates to a line winding device (1) for storing a line (2) comprising a winding element (3) for winding the line (2), an electric drive element (4) for driving the winding element (3) in a winding direction (100) and in an unwinding direction (200), and a control device (5) for activating the drive element (4), wherein the control device (5) is arranged to apply tensile forces to the line (2) by driving the drive element (4) to drive the winding element (2). 3) in the unwinding direction (200) to a predefined maximum value.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft Leitungsaufwickelvorrichtung. Die Leitungsaufwickelvorrichtung dient zum Aufwickeln von Leitungen. Insbesondere lassen sich die Leitungen somit platzsparend und handlich aufbewahren.The present invention relates to cable winder. The line winder is used to wind cables. In particular, the lines can thus save space and keep handy.
Aus dem Stand der Technik sind Leitungsaufwickelvorrichtungen bekannt. So sind beispielsweise Staubsauger bekannt, die eine interne Kabeltrommel aufweisen. Das Stromkabel des Staubsaugers kann aus dem Staubsaugerkörper herausgezogen werden, wobei das Kabel gegen eine Kraft einer Feder von der Kabeltrommel abgerollt und die Feder gespannt wird. Möchte der Benutzer das Kabel wieder in den Staubsaugerkörper hineinführen, so kann durch Betätigen einer Taste die Kabeltrommel freigegeben werden, so dass die Feder zu einem Aufrollen des Kabels führt. Der Aufrollvorgang wird dabei durch die Charakteristik der nicht linear wirkenden Feder bestimmt. Ein Abwickeln des Kabels von der Kabeltrommel hat durch den Benutzer zu erfolgen, der hierzu eine Zugkraft auf das Kabel aufzubringen hat.Wire winder devices are known in the art. For example, vacuum cleaners are known which have an internal cable drum. The power cable of the vacuum cleaner can be pulled out of the vacuum cleaner body, wherein the cable is unrolled against a force of a spring from the cable drum and the spring is tensioned. If the user wants to reinsert the cable into the vacuum cleaner body, the cable drum can be released by pressing a button so that the spring causes the cable to roll up. The reeling process is determined by the characteristic of the non-linear acting spring. A unwinding of the cable from the cable drum has to be done by the user who has to apply a tensile force on the cable for this purpose.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Durch die erfindungsgemäße Leitungsaufwickelvorrichtung ist einem Benutzer insbesondere auch eine Hilfestellung bei einem Abwickelvorgang gegeben. Auf diese Weise wird erreicht, dass die aufzuwickelnde Leitung keinen zu großen Zugkräften ausgesetzt ist, die zu einer Beschädigung der Leitung führen können. Die erfindungsgemäße Leitungsaufwickelvorrichtung dient vorteilhafterweise zum Aufbewahren einer Leitung. Die Leitungsaufwickelvorrichtung umfasst dazu ein Wickelelement und ein elektrisches Antriebselement. Das Wickelelement dient zum Aufwickeln der Leitung und stellt insbesondere eine Trommel dar. Das elektrische Antriebselement dient zum Antreiben des Wickelelements in einer Aufwickelrichtung und in einer Abwickelrichtung. Somit kann durch das Antriebselement ein Aufwickeln der Leitung auf dem Wickelelement und ein Abwickeln der Leitung von dem Wickelelement erreicht werden. Schließlich ist ein Steuergerät vorgesehen, wobei das Steuergerät zum Ansteuern des Antriebselements dient. Das Steuergerät ist vorteilhafterweise eingerichtet, an der Leitung auftretende Zugkräfte auf einen vordefinierten Maximalwert zu begrenzen. Dies geschieht durch Ansteuern des Antriebselements zum Antreiben des Wickelelements in Abwickelrichtung. Dadurch erfolgt ein automatisiertes Abwickeln, sobald zu große Zugkräfte auftreten. Somit ist die Leitung vor zu hohen Zugkräften geschützt. Auch wird das Abwickeln durch das Steuergerät vereinfacht, da der Benutzer nicht mehr dafür zu sorgen hat, das ausreichend Leitungslänge abgewickelt ist, um das Auftreten zu hoher Zugkräfte zu vermeiden.By means of the line winder according to the invention, a user is also given assistance in an unwinding process, in particular. In this way it is achieved that the line to be wound is not exposed to excessive tensile forces, which can lead to damage to the line. The line winding device according to the invention advantageously serves to store a line. The line winder comprises for this purpose a winding element and an electric drive element. The winding element serves to wind the line and in particular represents a drum. The electric drive element serves to drive the winding element in a winding direction and in an unwinding direction. Thus, by the drive element, a winding of the line on the winding element and unwinding of the line can be achieved by the winding element. Finally, a control unit is provided, wherein the control unit is used for driving the drive element. The control unit is advantageously set up to limit tensile forces occurring on the line to a predefined maximum value. This is done by driving the drive element for driving the winding element in the unwinding. This results in an automated unwinding as soon as excessive tensile forces occur. Thus, the line is protected from excessive tensile forces. The unwinding is simplified by the control unit, since the user no longer has to ensure that the sufficient cable length is unwound to avoid the occurrence of excessive tensile forces.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The dependent claims have preferred developments of the invention to the content.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Steuergerät ausgebildet ist, eine vordefinierte Länge der Leitung von dem Wickelelement abzuwickeln, wenn die Zugkraft auf die Leitung den vordefinierten Maximalwert erreicht. Tritt eine Zugkraft auf die Leitung auf, so ist zu erwarten, dass die bereits abgewickelte Leitung zu kurz ist, um einen gewünschten Anwendungsfall zu erfüllen. Um zu verhindern, dass die Leitung durch die Zugkraft unkontrolliert abgewickelt wird und/oder die Leitung eine zu große Zugkraft zu ertragen hat, ist vorgesehen, dass durch das Abwickeln der vordefinierten Länge der Leitung die Zugkraft verringert wird. Es steht dann eine vergrößerte Länge an Leitung zur Verfügung, um einen gewünschten Anwendungsfall zu erreichen.It is preferably provided that the control unit is designed to handle a predefined length of the line from the winding element when the tensile force on the line reaches the predefined maximum value. If a tensile force on the line occurs, it is to be expected that the already unwound line is too short to fulfill a desired application. In order to prevent that the line is uncontrolled unwound by the tensile force and / or the line has to endure too high a tensile force, it is provided that the unwinding of the predefined length of the line, the tensile force is reduced. There is then an increased length of line available to achieve a desired application.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leitungsaufwickelvorrichtung einen Überwachungssensor aufweist. Der Überwachungssensor dient zum Überwachen des Wickelelements. Das Steuergerät ist vorteilhafterweise eingerichtet, anhand des Überwachungssensors einen gesamten Rotationswinkel des Wickelelements basierend auf einer Referenzposition zu ermitteln. Dadurch ist ermöglicht, einen vollständig aufgewickelten Zustand und einen vollständig abgewickelten Zustand der Leitung zu erkennen. Bei dem Überwachungssensor kann es sich vorteilhafterweise um einen Wegsensor oder um einen Drehzahlsensor handeln. Der gesamte Rotationswinkel ermittelt sich ausgehend von der Referenzposition bis zu einer Zielposition. Somit kann der gesamte Rotationswinkel insbesondere auch größer als 360° werden und insbesondere auch negative Werte betragen. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der gesamte Rotationswinkel ausgehend von dem vollständig aufgewickelten oder dem vollständig abgewickelten Zustand gemessen wird. In diesem Fall ist insbesondere das Auftreten von negativen Rotationswinkeln vermeidbar. Der maximale Rotationswinkel ist in diesem Fall dann erreicht, wenn das Wickelelement diejenige Anzahl von Umdrehungen ausgeführt hat, die für das vollständige Aufwickeln oder Abwickeln der Leitung notwendig ist.In a further preferred embodiment, it is provided that the line reeling device has a monitoring sensor. The monitoring sensor is used to monitor the winding element. The control unit is advantageously set up to determine an entire rotation angle of the winding element based on a reference position on the basis of the monitoring sensor. This makes it possible to detect a fully wound state and a completely unwound state of the line. The monitoring sensor can advantageously be a displacement sensor or a rotational speed sensor. The total rotation angle is determined from the reference position to a target position. Thus, the entire rotation angle can in particular also be greater than 360 ° and in particular also be negative values. Advantageously, it is provided that the entire angle of rotation is measured starting from the completely wound state or the completely unwound state. In this case, in particular, the occurrence of negative rotation angles can be avoided. The maximum angle of rotation is in this case achieved when the winding element has carried out that number of revolutions, which is necessary for the complete winding or unwinding of the line.
Besonders vorteilhaft ist das Steuergerät eingerichtet, durch Ansteuern des Antriebselements zum Antreiben des Wickelelements in Aufwickelrichtung einen Aufwickelvorgang solange auszuführen, bis der vollständig aufgewickelte Zustand erreicht ist. Somit wird sichergestellt, dass bei jedem Aufwickelvorgang ein vollständiges Aufwickeln stattfindet. Insbesondere ein Vergleich mit herkömmlichen Wickelvorrichtungen, die mittels einer Feder angetrieben werden, offenbart einen erheblichen Vorteil: So ist bei federgetriebenen Systemen nicht zwangsläufig sichergestellt, dass die Leitung stets vollständig aufgewickelt wird. Durch die vorteilhafte Ausbildung der Leitungsaufwickelvorrichtung ist dies hingegen sicher und zuverlässig erreichbar.Particularly advantageously, the control device is set up by driving the drive element for driving the winding element in the winding direction to carry out a winding operation until the completely wound state is reached. This ensures that a complete winding takes place during each winding process. In particular, a comparison with conventional winding devices driven by a spring discloses a significant advantage: For example, spring-driven systems do not necessarily ensure that the cable is always completely wound up. By virtue of the advantageous embodiment of the line winder, this is, however, reliably and reliably achievable.
Weiterhin ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass das Steuergerät ausgebildet ist, über den Überwachungssensor eine Drehzahl des Wickelelements zu ermitteln. Weiterhin ist das Steuergerät ausgebildet, durch Ansteuern des Antriebselements die Drehzahl des Wickelelements während eines Aufwickelvorgangs der Leitung konstant zu halten. Somit wird insbesondere ein Aufwickelvorgang optimiert und kann kontrolliert gesteuert werden. Insbesondere wird damit ein Umherschleudern der Leitung während des Aufwickelvorgangs vermieden.Furthermore, it is particularly advantageous that the control unit is designed to determine a speed of the winding element via the monitoring sensor. Furthermore, the control device is designed to hold the rotational speed of the winding element during a winding process of the line constant by driving the drive element. Thus, in particular, a winding process is optimized and can be controlled controlled. In particular, this avoids thrown over the line during the winding process.
Der Überwachungssensor ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Drehzahlsensor. Der gesamte Rotationswinkel lässt sich durch Aufintegrieren des Signals des Drehzahlsensors ermitteln. Somit ist möglich, anhand des Drehzahlsensors neben der aktuellen Rotationsgeschwindigkeit des Wickelelements auch eine absolute Verdrehung des Wickelelements bezüglich eines Ausgangspunkts zu ermitteln. Dies bedeutet, dass für sämtliche zuvor beschriebenen Funktionalitäten als Sensorik das Bereitstellen eines Drehzahlsensors ausreichend ist.The monitoring sensor is in a preferred embodiment, a speed sensor. The total rotation angle can be determined by integrating the signal from the speed sensor. Thus, it is possible to determine, in addition to the actual rotational speed of the winding element, an absolute rotation of the winding element relative to a starting point on the basis of the rotational speed sensor. This means that the provision of a speed sensor is sufficient for all of the previously described functionalities as sensors.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Leitungsaufwickelvorrichtung einen Drehmomentsensor auf. Der Drehmomentsensor dient zum Erfassen eines Drehmoments, das auf das Wickelelement wirkt. Das Steuergerät ist vorteilhafterweise eingerichtet, anhand des Drehmomentsensors die Zugkraft auf die Leitung zu ermitteln. Dies bedeutet, dass keine eigene Sensorik vorhanden sein muss, um die Zugkraft auf die Leitung zu ermitteln. Vielmehr kann anhand des auf das Wickelelement wirkende Drehmoment, insbesondere in einem Zustand, in dem das Wickelelement nicht durch das Antriebselement angetrieben ist, die Zugkraft auf die Leitung ermittelt werden, da diese Zugkraft ursächlich für das Drehmoment an dem Wickelelement ist. Somit lässt sich einfach und aufwandsarm ein Zustand erkennen, in dem eine Zugkraft auf die Leitung zu groß wird und die Steuervorrichtung wie zuvor beschrieben gegenzusteuern hat.In a further advantageous embodiment, the line winding device has a torque sensor. The torque sensor is for detecting a torque acting on the winding element. The control unit is advantageously set up to determine the tensile force on the line on the basis of the torque sensor. This means that no separate sensors must be present to determine the tensile force on the line. Rather, based on the torque acting on the winding element, in particular in a state in which the winding element is not driven by the drive element, the tensile force can be determined on the line, since this tensile force is the cause of the torque on the winding element. Thus, it is easy and low-cost to detect a state in which a tensile force on the line is too large and the control device has to counteract as described above.
Bevorzugt weist die Leitungsaufwickelvorrichtung außerdem einen Energiezwischenspeicher auf. Der Energiezwischenspeicher dient zum Versorgen des Steuergeräts und des Antriebselements mit elektrischer Energie. Vorhandene Sensoren werden vorteilhafterweise über das Steuergerät mit Energie versorgt, können aber auch direkt zur Energieversorgung mit dem Energiezwischenspeicher verbunden sein. Der Energiezwischenspeicher ist insbesondere über die Leitung mit einer externen Energiequelle verbindbar, um somit aus der externen Energiequelle Energie zwischenzuspeichern. Dies ermöglicht das Betreiben der Leitungsaufwickelvorrichtung auch dann, wenn die Leitungsaufwickelvorrichtung nicht mit einer externen Energiequelle verbunden ist. Insbesondere ist die Leitungsaufwickelvorrichtung Teil eines weiteren Geräts, wobei eine Energieversorgungsleitung aufzuwickeln ist. In diesem Fall findet sowohl das Aufwickeln als auch das Abwickeln in einem Zustand statt, in dem das Gerät nicht mit einer externen Energiequelle verbunden ist. Durch den Energiezwischenspeicher ist dennoch ein korrekter Betrieb der Leitungsaufwickelvorrichtung verbunden. Sobald die Leitung mit der externen Energiequelle gekoppelt ist, ist einerseits eine Energieversorgung des Geräts sichergestellt, andererseits ist der Energiezwischenspeicher anhand der externen Energiequelle aufladbar.The line winding device preferably also has an energy buffer. The energy buffer serves to supply the control unit and the drive element with electrical energy. Existing sensors are advantageously powered by the control unit with energy, but can also be connected directly to the power supply to the energy buffer. The intermediate energy store can be connected, in particular via the line, to an external energy source in order to temporarily store energy from the external energy source. This makes it possible to operate the line reeling device even when the line reeling device is not connected to an external power source. In particular, the line winder is part of another device, wherein a power supply line is to be wound up. In this case, both the winding and the unwinding take place in a state where the device is not connected to an external power source. Nevertheless, the intermediate energy store is connected to a correct operation of the line reeling device. Once the line is coupled to the external power source, on the one hand a power supply of the device is ensured, on the other hand, the energy buffer is rechargeable by the external power source.
Das Antriebselement ist bevorzugt ein Getriebemotor. Insbesondere handelt es sich um einen Getriebemotor analog zu einem Fensterhebermotor. Solche Getriebemotoren eignen sich ideal für die Verwendung in Leitungsaufwickelvorrichtungen. Insbesondere kann dabei auf bekannte Merkmale von Fensterhebermotoren zurückgegriffen werden.The drive element is preferably a geared motor. In particular, it is a geared motor analogous to a window regulator motor. Such geared motors are ideally suited for use in line winder devices. In particular, it is possible to fall back on known features of window regulator motors.
Bei der Leitung handelt es sich vorteilhafterweise um ein Stromkabel oder um einen Schlauch. Insbesondere handelt es sich bei dem Stromkabel um ein Versorgungskabel eines Geräts, wobei das Gerät die Leitungsaufwickelvorrichtung umfasst.The line is advantageously a power cable or a hose. In particular, the power cable is a power cable of a device, the device comprising the line reeling device.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Ansicht einer Leitungsaufwickelvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a schematic view of a Leitungsaufwickelvorrichtung according to an embodiment of the invention.
Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention
Bei dem Verbraucher
In
Die Leitungsaufwickelvorrichtung
Es ist vorgesehen, dass das Steuergerät
Es ist somit ermöglicht, durch die Leitungsaufwickelvorrichtung
Gleichzeitig ist ermöglicht, dass durch Aufintegrieren des Signals des Überwachungssensors
Zur Energieversorgung ist insbesondere ein Energiezwischenspeicher
Bei dem Antriebselement handelt es sich besonders vorteilhaft um einen Getriebemotor, dessen Einsatz insbesondere als Fensterheber in Fahrzeugen bekannt ist. Der Getriebemotor lässt sich auch in der Leitungsaufwickelvorrichtung
Unabhängig von der spezifischen Ausgestaltung des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist durch die erfindungsgemäße Leitungsaufwickelvorrichtung ermöglicht, die Zugkraft auf die Leitung
In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel war die Leitung ein Elektrokabel, um eine elektrische Energieversorgung zu einem Verbraucher
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