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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klemmkraftprüfung der Klemmapparate jedes Wagens einer Seilbahn mit einer Schalteinrichtung zum Vergleich der ermittelten Klemmkraft mit einer Sollkraft.
Eine solche Vorrichtung ist gemäss österreichischer Vorschrift für jegliche Seilbahn in der Republik Österreich vorzusehen. Dabei muss eine solche Vorrichtung zur Klemmkraftprüfung die Abziehkraft der Klemmapparate Jedes Wagens nach dem Einkoppeln prüfen, wobei jene Wagen, deren Abziehkraft geringer als die erforderliche Grösse ist, am Verlassen der Seilbahnstation zu hindern sind. Die Prüfung hat dabei ohne Beeinflussung der Seilspannkraft zu erfolgen und muss die ordnungsgemässe Funktion der Klemmapparate erfassen.
Eine Seilklemme mit einer Vorrichtung zur direkten Klemmkraftprüfung für die Fahrzeuge einer Umlaufseilbahn ist aus der EP 0 150 701 bekannt. Dort wird das Vorliegen der Mindestdruckkraft von einer sogenannten Prüffeder überwacht. Solange die Druckkraft der Hauptfedern grösser als die der Prüffedern ist, wird letztere zusammengedrückt und stabil an einem Anschlag gehalten. Fällt die Druckkraft der Hauptfeder jedoch aus Irgendeinem Grund unter den von der Prüffeder vorbestimmten Mindestwert, dann werden die Hauptfedern durch Expansion der Prüffeder komprimiert, wodurch z. B. ein Hebel ausgelenkt werden kann, der einen elektrischen Schalter betätigt und die Seilbahnanlage abschaltet und/oder ein Warnsignal auslöst.
Der Einsatz einer externen Prüffeder erhöht natürlich den mechanischen Aufwand bei der Konstruktion der Seilklemme
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Seilklemme der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass sie die direkte Klemmkraftprüfung, insbesondere nach den österreichischen Vorschriften, in einfacherer Weise gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwei magneto-elastische Sensoren vorgesehen sind, die in einer vorbestimmten Abstands- und Winkellage zu dem Hebel der Klemmapparate eines sich vorbeibewegenden Wagens einer Seilbahn angeordnet sind, dass die zwei magneto-elastischen Sensoren mit der Schalteinrichtung verbunden sind, die die Sensoren mit einer Wechselspannung beaufschlagt. so dass die unterschiedlichen auf den Hebel einwirkenden Kräfte bzw.
Biegemomente zu einer von den Sensoren erfassbaren Veränderung des induzierten Wechselmagnetfeldes führen, dass der erste Sensor in einem Bereich vor der Einkupplung der Klemmapparate an ein Seil und dass der zweite Sensor In einem Bereich nach der Einkupplung der Klemmapparate an dem Seil aber vor Verlassen der Station durch den Wagen vorgesehen ist, und dass die Schalteinrichtung eine Auswerteschaltung zur Ermittlung der Klemmkraft aus den von den Sensoren erfassten Veränderung des induzierten Wechselmagnetfeldes umfasst.
Dadurch, dass magneto-elastische Momentsensoren eingesetzt werden, um die mechanische Spannung im Querschnitt des Hebelarmes festzustellen, der in direkter Abhängigkeit von der auf ihn wirkenden
Klemmkraft steht, wird eine mechanisch einfache und zugleich elegante Lösung des Problems aus dem
Stand der Technik ermöglicht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine Seilklemme an einer Station mit einer Vorrichtung zur magnet-induktiven Klemmkraftprü- fung nach der Erfindung in einer Seitenansicht,
Fig 2 eine schematische Ansicht auf einen Hebel der betrachteten Seilklemme mit einem Torduktor der Vorrichtung zur Klemmkraftprüfung nach Fig. 1, und
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Schaltungseinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1.
Die Fig. 1 zeigt eine kuppelbare Seilklemme 1, die über ein Klemmenhauptteil 2 als Tragkörper für ein in Fahrtrichtung pendelnd aufgenommenes Gehänge 3 eines hier nicht dargestellten Sessels oder einer
Kabine verfügt. Der Kuppelhebel 4 ist an dem einen Ende des Klemmenhauptteils 2 schwenkbeweglich angelenkt. An diesem Ende ist eine bewegliche Klemmbacke 5 vorgesehen, mit der das Seil 6 der Seilbahn umfasst wird. Dieses stützt sich gegen die am Klemmenhauptteil 2 angebrachte feste Klemmbacke 7 ab.
Zwischen dem Klemmenhauptteil 2 und dem Kuppelhebel 4 sind eine oder mehrere Federn 8 angeordnet, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel konzentrisch um eine Teleskopstange 9 angeordnet sind. An dem der Klemmzange 5, 7 gegenüberliegenden Ende des Kuppelhebels 4 ist eine Kuppelrolle 10 vorgese- hen, über die die Klemmzange 5, 7 an den Kuppelstellen der Haltestationen von im Stationsgleis angebrachten Steuerschienen öffenbar ist.
Nahe der Klemmzange 5, 7 befinden sich am Klemmenhauptteil
2 zwei in Fahrtrichtung hintereinander angeordnete Laufräder 11 und an dem der Klemmzange 5, 7 gegenüberliegenden Ende des Klemmenhauptteils 2 ist eine Führungsrolle 12 mittig zwischen den Laufrä- dern 11 angebracht, so dass die Laufräder 11 zusammen mit der Führungsrolle 12 eine stabile Dreipunkt- auflage beim Öffnen der Klemmzange 2 durch Betätigung der Kuppelrolle 10 bilden. Die beiden Laufräder
11 und die Führungsrolle 12 sind in den Haltestationen mit in den Zeichnungen teilweise nicht dargestellten
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Führungsschienen, z. B. Schienen 13 für die Laufräder 11, im Eingriff, entlang derer sie von ebenfalls nicht dargestellten Pneurädern gefördert werden, die an einer oberhalb der Laufräder 11 fest am Klemmenhauptteil 2 angebrachten Friktionsplatte 14 reibschlüssig angreifen.
Dieser Klemmechanismus ist bekannt.
Die Fig. 1 zeigt die Seilklemme 1 bei der Durchfahrt durch die Arbeitsstation kurz nach dem Auskuppeln der Zange 5,7, d. h., nachdem die Kuppelrolle 10 ihre Führungsschiene verlassen hat und somit die Feder 8 die Klemmkraft auf das Klemmenpaar 5,7 überträgt. An dieser vorbestimmten Längsposition in Bewegungsrichtung des Seiles 6 ist an einem vorbestimmten festen Ort der Station In einem vorbestimmten Abstand zu dem vorbeifahrenden Kuppelhebel 4 ein Sensor 15 in einem geringem Abstand 16 zu dem Kuppelhebel 4 vorgesehen.
Der Sensor 15 wird In der Folge als zweiter Sensor 15 bezeichnet, da ein erster Sensor vorzugsweise In der gleichen Lage zum Kuppelhebel 4, entsprechend Fig. 1, vor dem Einkoppeln der Seilklemme angeordnet ist Das heisst, er ist entgegen der Bewegungsrichtung des Seiles und bevor die Kuppelrolle 10 über ihre Führungsschiene aufläuft und damit die Klemmbacken 5 und 7 öffnet vorgesehen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Klemmbacke 5, 7 entsprechend den Möglichkeiten ihrer Geometrie geschlossen und die Feder 8 befindet sich in ihrem entspanntesten Zustand. Das Seil 6 ist nicht zwischen den Klemmbacken. Da die Federn 8 einen inneren Endanschlag aufweisen, gegen den diese nun anliegen, wird gewährleistet, dass der Kuppelhebel 4 in dieser Ruhestellung spannungslos ist.
Die Funktion der Vorrichtung gemäss der Erfindung ist am einfachsten Im Zusammenhang mit der Fig.
2 zu verstehen, die eine schematische Ansicht auf einen Hebel 4 der betrachteten Se ! ! klemme 1 mit einem Torduktor der Vorrichtung zur Ktemmkraftprüfung nach Fig. 1 darstellt.
Bei den Dehnungssensoren mit den Bezugszeichen 21 und 31 aus Fig. 3 handelt es sich um Sensoren, bei denen der magnetostriktive Effekt ausgenutzt wird, wie er im Maschinenbau bei magneto-etasttschen Momentsensoren, sogenannten Torduktoren, eingesetzt wird. Mit diesen wird insbesondere das Drehmoment an umlaufenden Wellen erfasst, sei es zum Schutz gegen Überlastung oder zur anwendungsgerechten Steuerung bzw. Regelung.
Bei einem Hebel 4 aus einem ferromagnetischen Stahl, der eine Spannkraft entsprechend dem Pfeil 41 überträgt, bilden sich auf dessen Oberfläche sowohl Zug- wie Druckspannungen aus. Diese bewirken auf grund der magnetostriktiven Eigenschaften des Materials, Änderungen der Permeabilität nach Dichte und Grösse, die man mit einer geeigneten Vorrichtung feststellen kann. In seiner einfachsten Form besteht diese geeignete Vorrichtung aus einem Kreuztorduktor 45 aus zwei unter 90'gekreuzten U-förmigen Jochen46 bzw. 47, die um 45* geneigt zur Achsrichtung des Hebels 4 ausgerichtet sind. Über den Primärkreis und damit das Joch 46 wird ein Wechselmagnetfeld in dem Hebelmaterial erzeugt, das beim Auftreten einer Zug- bzw. Druckkraft 41 in dem Sekundärkreis und dem Joch 47 abhängig von der Grösse der Dehnung eine Messspannung erzeugt.
Ein solcher Kreuztorduktor zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und eine praktikable Montagemöglichkeit aus.
Es wird mit Hilfe des berührungslosen ersten Sensors 21 die Dehnung des Kuppelhebels 4 Im ungespannten Zustand, dem Ruhezustand und hier Referenzzustand, festgestellt. Diese entspricht auf grund der Spannungslosigkeit des Kuppelhebels 4 wegen des Endanschlags der Feder 8 einer Null-PunktEichung. Durch eine zweite Messung, vorzugsweise in gleicher Abstands- und Winkellage zum Kuppelhebel 4, wird nach dem Auskuppeln der Seilklemme 1 die Zug- bzw. Druckspannung des Kuppelhebels 4 ermittelt, der nun durch das zwischen den Klemmbacken 5 und 7 befindliche Seil 6 durch die Klemmkraft der Feder 8 beansprucht wird.
Vorzugsweise ist in die ersten und zweiten Sensoren ein Distanzsensor integriert, der für eventuelle Änderungen des Spaltes 16 zwischen dem Sensor 15 und dem Kuppelhebel 4 einen Ausgleich schaffen kann.
Die Fig. 3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild einer Auswertevorrichtung gemäss der Erfindung.
Dabei ist der mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnete Bereich der erste Sensor, der im hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Dehnungssensor 21 und einem Distanzsensor 22 besteht, wobei im Bereich der um das Seil 6 liegenden Klemme 1 ein zweiter Dehnungssensor 31 und zweiter Distanzsensor 32 vorgesehen sind.
Bei den Distanzsensoren handelt es sich um übliche Abstandssensoren auf elektromagnetischer, insbesondere auf Wirbelstrom-Basis. Bei dem Hebel 4 handelt es sich um ein solches magnetisches Stahlmaterial, so dass bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Dehnungssensoren 21 und 31 aus einem solchen Kreuztorduktor 45 nach Fig. 2 erstellt sein können. Die Beaufschlagung der Klemme 5,7 mit der von dem Federpaket 8 erzeugten Kraft führt zu einer Verbiegung des Kuppelhebels 4. Diese Verbiegung führt zu einem Spannungsfeld auf der Hebeloberfläche mit Änderungen der Permeabilität, die von dem Torduktor 45 erfasst werden können. Hierfür ist ein zentraler Oszillator 23 vorgesehen, der die Dehnungssensoren 21 bzw. 31 und deren primäre Joche 46 mit einer Wechselspannung beaufschlagt, die
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zu einem induzierten Wechselmagnetfeld führt.
Die dann vom jeweiligen sekundären Joch 47 erzeugte Spannung wird In Signalvorverarbeitungen 24 bzw. 34 verstärkt und unter Zuhilfenahme der Speisewerte des zentralen Oszillators 23 vorverarbeitet. Somit können jeweils für die Klemmkraft relevante Daten an einen Mikrorechner 25 weitergeleitet werden, der in einer Auswerteschaltung die von den beiden Sensoren 21 bzw. 31 erfasste Veränderung des induzierten Wechselmagnetfeldes als Massstab für die Klemmkraft misst und dann in einer Vergleicherschaltung in einer Ja-/Neinprüfung 38/39 die Klemmkraft als gut bzw. schlecht entsprechend der genannten österreichischen Verordnung befindet.
Wie schon oben erwähnt, weist ein einfacher Kreuztorduktor 45 das Problem der Signaländerung bei einer Änderung seines Abstandes von dem Messobjekt, dem Hebel 4 auf. Da auch bei einer fixen Anordnung der Dehnungssensoren 21 und 31 bezüglich des vorbeifahrenden Hebels 4 eine vollständige Konstanz des Abstandes Hebel 4 - Sensor 15 (im Bereich 20 bzw. 30) nicht gewährleistet werden kann, werden vorteilhafterweise Ringtorduktoren eingesetzt, bei denen mehrere Kreuzjoche über dem Hebelumfang angeordnet sind.
Bel einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind dagegen oder zusätzlich in den Bereichen 20 und 30 jeweils Distanzsensoren 22 bzw. 32 vorgesehen, die beispielsweise auf Wirbelstrombasis arbeiten. Der Vorteil des Vorsehens von Distanzsensoren 22 bzw. 32 liegt In der Integnerbarkeit dieser Sensoren mit den Dehnungssensoren 21 und 31. Damit wird jeweils ein kompakter Sensor 15 geschaffen, der in der Nähe des Kuppelhebels 4 befestigt werden kann. Dadurch, dass die beiden Sensorenpaare 21 und 22 bzw. 31 und 32 jeweils In einem Gehäuse angeordnet werden können, ist die Distanzmessung durch den einen Sensor 22 bzw 32 jeweils direkt für den zugeordneten Dehnungssensor gültig und verwendbar.
Die von den Distanzsensoren 22 bzw. 32 erfassten Signale werden in weiteren Vorsignalverarbeitungsschaltkreisen 26 bzw. 36 vorverarbeitet und dem Mikrorechner 25 zugeführt.
Neben der beschriebenen Anordnung der Kreuzjoche 46,47 in einem Winkel von 45* zu den Oberflächenspannungen 43,44 kann dieser Winkel natürlich auch anders gewählt werden. Der Vorteil der Anordnung im 45'-Winkel hegt in dem Vorhandensein von Äquipotentialflächen, die zu einem Nulidurchgang des von den Dehnungssensoren 21 bzw. 31 erfassten Signals führen, wenn keine Torsion vorliegt. In diesem Anwendungsfalle kann der Winkel entsprechend voreingestellt werden, dass die Ruhetorsion, also die Belastung des Hebels 4 mit der Kraft der Feder 8 in ihrem entspanntesten Zustand, einen Nulidurchgang des von den Dehnungssensoren 21 bzw. 31 erfassten Signals bedingt.
Zusätzlich zu den genannten Sensoren kann ein Identifikationssensor im Bereich 30 integriert sein, der eine den Bügel 1 identifizierende Seriennummer ausliest und dem Mikrorechner 25 weiterleitet. Ein solcher Identifikationssensor kann auch im Fahrzeug montiert sein und mit einem anderen Leser in der Station zusammenwirken. Damit ist es möglich, über die Zeit einen Wechsel in der Klemmkraft für jede Klemme zu dokumentieren und somit bereits vor Ansprechen der erfindungsgemässen Klemmkraftprüfung die entsprechenden Gondeln aussortieren und somit einen sichereren Betriebsablauf gewährleisten.
Die beschriebene Vorrichtung gestattet nun erstmals die berührungslose Messung der Klemmkraft und vereinfacht zudem den Aufbau der Klemmapparate, die nun keine Elemente der Klemmkraftprüfung mehr umfassen müssen, welche Wind und Wetter ausgesetzt wären. Diese Vorgehensweise erhöht die Sicherheit der Prüfung.
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