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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung
von Spindelantrieben.
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Spindelantriebe
sind bekannt und weit verbreitet. Spindelantriebe werden beispielsweise
in der Bühnentechnik
dazu verwendet, Hubtische bzw. Hubbühnen und insbesondere Scherenhubtische
in der Höhe
zu verstellen.
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Derartige
Spindelantriebe besitzen eine Antriebsvorrichtung und eine Spindel.
Hierbei sind zwei Antriebskonzepte gängig. Beim ersten Antriebskonzept
durchgreift die Spindel die Antriebsvorrichtung, wobei in der Antriebsvorrichtung
eine Antriebsmutter vorhanden ist, welche ein Innengewinde besitzt,
welches mit den Außengewinde
der Spindel kämmt. Durch
das Drehen der Mutter wird die Spindel somit entsprechend der Drehrichtung
der Mutter bewegt.
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Beim
zweiten Konzept ist die Mutter auf der Spindel angeordnet und direkt
an einem zu bewegenden oder zu verstellenden Objekt befestigt, wobei
in diesem Fall die Spindel angetrieben wird und durch die Bewegung
der Spindel die verdrehfest angeordnete Mutter auf der Spindel bewegt
wird.
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Die
Muttern bzw. Bewegungsmuttern laufen unter Last auf dem Gewinde
der Spindel. Dadurch, dass es nicht möglich ist eine werkstoffberührungsfreie
und damit verschleißfreie
hydrodynamische Schmierung zwischen der Mutter und der Gewindestange
aufzubauen sind diese Bewegungsmuttern einem mehr oder weniger starken
Verschleiß unterworfen.
Diese Bewegungsmuttern bestehen daher auch aus einem selbstschmierenden,
zumindest jedoch weniger harten Werkstoff als die Gewindestange bzw.
Spindel. Ferner ist das Gewinde der Mutter im Allgemeinen kürzer als
das der Gewindestange. Der Verschleiß des Gewindes der Bewegungsmutter kann
dabei soweit gehen, dass die Gewindegänge des Gewindes der Bewegungsmutter
die aufgebrachte Last nicht mehr zu tragen vermögen und brechen. Üblicherweise
darf es nicht zum unvorhersehbaren Bruch der Mutter kommen. Bricht
diese Mutter bzw. brechen die Gewindegänge der Mutter, könnte entweder
die Spindelstange durch den Antrieb fallen oder bei einer drehfesten
Bewegungsmutter die verdrehfest an einem zu bewegenden Objekt befestigt ist,
das Objekt an der Spindelstange entlang herunterfallen.
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Üblicherweise
werden deshalb bei derartigen Antrieben sogenannten Sicherheitsfangmuttern vorgesehen.
Diese Sicherheitsfangmuttern laufen axial lastfrei an die Bewegungsmutter
gekoppelt mit und fangen die auf die Bewegungsmutter wirkende Last
ab, wenn die Bewegungsmutter bricht.
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Da
das Brechen der Bewegungsmutter selbst bei vorhandener Sicherheitsfangmutter
jedoch eine nicht geplante Unterbrechung eines Betriebes darstellt,
werden Verschleißgrenzen
aufgestellt, die gemeldet werden können und eine ordnungsgemäße Wartung
in einer hinreichenden Zeit gewährleisten.
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Aus
einem Katalog der Firma Zimm, Österreich,
ist auf Seite 70-71 ein System zur Verschleißmessung der Bewegungsmutter
bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Abstand der Sicherheitsfangmutter
zur Bewegungsmutter ermittelt. Durch das sich abverschleißende Gewinde
der Bewegungsmutter bewegt sich nämlich die Sicherheitsfangmutter
abhängig
vom Grad des Gewindeverschleißes
auf die Bewegungsmutter zu. Nach dieser Textstelle soll, sobald
sich das Gewinde des Schneckenrades (der Bewegungsmutter) um mehr
als 20% der Gewindesteigung (= 40% der Zahnstärke) abgenutzt hat, das Schneckenrad
ausgetauscht werden. Hierbei muss die Lastrichtung sehr genau überprüft werden
wobei eine Zeichnung mit Funktionsdarstellung erforderlich sein
soll, um die Sicherheitsfunktion zu gewährleisten. Bei der Montage
eines neuen Getriebes oder einer neuen Bewegungsmutter muss die
Verschleißüberwachung
eingestellt werden. Ferner wird ausgeführt, dass auch elektronische
Verschleißüberwachungen
denkbar sind, wobei die Verschleißüberwachung auch als Drehüberwachung
der Mutter eingesetzt werden kann.
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Aus
der
GB 896,914 ist ein
elektrischer Schalter für
eine Sicherheitsfangmutter bekannt, der bei Annäherung bis auf eine definierte
Distanz einen elektrischen Kontakt schließt.
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Aus
der
JP 2002070978
A ist eine Schraubverbindung bekannt, wobei zwei Schraubelemente miteinander
axial verschraubt sind und eine Einrichtung vorhanden ist, die eine
elastische Auslenkung der einen Schraube erfassen kann.
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Aus
der
DE 2 010 653 A ist
ein Widerstandsgeber bekannt, der aus einem mit einem Widerstandsdraht
bewickelten Widerstandsträger
und einem drehbar gelagerten Schleifer besteht, wobei durch eine
Verschwenkung eine Verkleinerung oder Vergrößerung des Widerstands bewirkt
wird.
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Aus
der
EP 1 059 512 A2 ist
ein Wellenwinkelsensor bekannt, der Winkelwerte einer drehbaren magnetisierten
Welle mittels mehrerer Brückenschaltung
mit entsprechenden magnetoresistiven Sensorelementen misst.
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Aus
der
DE 195 18 340
A1 ist eine Drehpositionserfassungsvorrichtung bekannt,
welche einen einstückig
geformten Rotor an dem ein Kontakt befestigt ist und ein Gehäuse und
ein Abdeckelement besitzt, wobei auf dem Abdeckelement eine Widerstandsschaltkreisfläche ausgebildet
ist.
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Bei
den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Kontrollieren bzw. Überwachen
von Stellantrieben ist von Nachteil, dass die Montage kompliziert
und zeitaufwändig
ist, da die Verschleißüberwachung
bei der Montage erstens nur in eine Richtung wirkt und zweitens
zunächst
genullt werden muss, was sehr aufwändig ist.
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Darüber hinaus
hat sich herausgestellt, dass derartige reinelektronische Überwachungsvorrichtungen
nicht immer zuverlässig
arbeiten. Ferner zeigen derartige Vorrichtungen nicht sicher und
zuverlässig
den tatsächlichen
Zusammenbruch der Mutter an.
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Aufgabe
der Erfindung ist es ein Verfahren zu schaffen, mit dem Stellantriebe
in einfacher, kostengünstiger
und sehr zuverlässiger
Weise überwacht
werden können.
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Die
Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Es
ist darüber
hinaus Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens zu schaffen, welche einfach aufgebaut ist, zuverlässig arbeitet
und universeller verwendbar ist.
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Die
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
4 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Erfindungsgemäß ist an
dem aus Tragmutter und Sicherheitsmutter zusammengesetzten Stellglied
ein Geber vorzugsweise an der Sicherheitsfangmutter befestigt. Um
ein Verschleiß sowohl
in Zug- als auch in Druckrichtung erfassen zu können, hat die Sicherheitsmutter
einen erfinderischen neuen Aufbau. Über ein Hebelsystem werden
die durch Verschleiß hervorgerufenen
Veränderungen
erfasst und zur Auswertung auf Kontaktflächen im Elektronikteil des
Kombigeräts übertragen.
Die Neuentwicklung des Übertragens
von mechanischen in elektrische Signale erfolgt in dem die zu überwachende,
durch Verschleiß erzeugte
Linearbewegung der Sicherheitsfangmutter über eine Kurbel, den Sensorhebel
zunächst
in eine Drehbewegung umgesetzt wird, die es gestattet, den mechanischen
Impuls über
eine drehbare Welle und die auf dieser Welle stattfindende Abdichtung
in den inneren Bereich einer Vorrichtung zu leiten. In diesem Innenbereich
der Vorrichtung über die
eingeleitete Drehbewegung durch ein Kurbel-Malteserkreuz-Abtriebsystem
in eine kreisförmige Linearbewegung
zurückverwandelt.
Erfindungsgemäß ist in
der Vorrichtung einer elektrischen Einrichtung vorhanden, welche
aus zwei Schleichbahnen besteht, wobei auf einer Leiterplatte eine
Spannung für
eine Kontaktbahn mit Einzelkontakten verbunden sind. Die aus diesen
Einzelkontakten in die auf der Leiterplatte befindlichen elektronischen Schaltung
eingeleiteten Spannungen wertet ein auf der Leiterplatte montierter
Prozessor aus. Je nach Spannung und dem Stand des Sensorhebels können entsprechende
Anzeigeeinrichtungen und insbesondere Leuchtdioden angesteuert werden,
die den Verschleißstand
anzeigen. Selbstverständlich
ist es auch möglich, über eine
Schnittstelle Steckverbindungen und entsprechende Kabel die jeweiligen Spannungen
an eine externe Auswertungseinrichtung in insbesondere eine zentrale
elektronisch Datenverarbeitung weiterzugeben. Der Abtriebssystemhebel
kann ab einer bestimmten Verschleißstellung vorzugsweise dem
Verschleißende
einen Endschalter betätigen,
der zur Stilllegung des zu überwachenden
Stellantriebes verwendet werden kann. Der Endschalter wird auch
dann ausgelöst,
wenn die Mutter brechen sollte.
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Das
erfindungsgemäße Überwachungssystem
kann sowohl bei Druck- als auch Zugbelastung verwendet werden.
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Die
Verschleißüberwachung
der Tragmutter erfolgt dabei erfindungsgemäß durch die Messung des Weges
zwischen Sicherheitsfangmutter und Tragmutter ausgehend vom Neuzustand
des Getriebes. Der ermittelte Weg wird von dem Mikrokontroller erfasst
und das Signal in eine optische Anzeige sowie in einen analogen
Ausgangswert von 0 bis 10 V Gleichspannung umgesetzt. Im Fehlerfall
wird an der Schnittstelle, Steckverbindung, ein Fehlersignal ausgegeben.
Die Abschaltung beim Durchbruch der Tragmutter wird über den
Endschalter mit potentialfreien Öffnerkontakt
signalisiert. Dieser Schalter wird direkt von der Hebelmechanik
der Wegerfassung betätigt.
Die Hubwegmessung er folgt mittels eines Hall-Sensors. Auf der Sicherheitsfangmutter
mitlaufende Geber erzeugen beim Passieren des Hall-Sensors Impulse,
die zur Hubwegmessung und zur Überwachung
der Drehbewegung verwendet werden. Das vom Hall-Sensor erzeugte
Signal wird nach Außen geführt und
als inkrementale Hubwegmessung verwendet.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es
zeigen dabei:
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1:
eine erfindungsgemäße Vorrichtung bestehend
aus einer Tragmutter, einer mit der Tragmutter gekoppelten Sicherheitsfangmutter
und mit der Überwachungseinrichtung
in einer perspektivischen Ansicht von unten;
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2:
die Vorrichtung nach 1 in einer teilgeschnittenen
Ansicht;
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3:
die Vorrichtung nach 1 in einem Querschnitt;
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4:
eine weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einem Querschnitt;
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5:
stark schematisiert ein Teil des Hebelsystems in der Überwachungseinrichtung;
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6:
ein Hebelsystem nach 5 in einer stark schematisierten
Draufsicht mit Anschlagschaltern;
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7:
das erfindungsgemäße Hebel-
und Abtastsystem in einer stark schematisierten, perspektivischen
Ansicht;
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8:
stark schematisiert eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung in einem
Querschnitt;
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9:
das Hebelsystem in einer Überwachungseinrichtung
nach 8 in einer schematisierten, teilgeschnittenen
Ansicht mit abgehobenem Abdeckdeckel.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 1 (1 bis 4)
umfasst eine antreibende Spindel 2 (1 bis 3)
oder einer angetriebenen Spindel 2 (4). Die
Spindel 2 ist eine sich längs erstreckende zylindrische
Stange insbesondere aus Metall mit einem Außengewinde.
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Auf
der Spindel 2 ist eine Tragmutter 3, sowie eine
Fangmutter 4 angeordnet.
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Die
Tragmutter 3 ist ein im Wesentlichen hohlzylindrischer
Körper
mit einer Zylinderwandung 5, die sich zu einem Ende 6 hin
mit einer Stufe 7 verbreitert. Die Tragmutter 3 besitzt
im Bereich ihrer Zylindermantelwandung 5 ein Innengewinde
(nicht gezeigt), welches in das Außengewinde der Gewindestange
bzw. Spindel 2 eingreift.
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Die
Sicherheitsfangmutter 4 ist ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildet
und besitzt einen Innendurchmesser, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser
der Gewindespindel 2, einschließlich der Gewindegänge entspricht.
Die Sicherheitsfangmutter 4 besitzt ebenfalls innenseitig
ein Innengewinde, welches in das Außengewinde der Gewindespindel 2 eingreift.
Endseitig besitzt die Sicherheitsfangmutter 4 einen umlaufenden
Flansch 8, der ringförmig
nach Außen
vorsteht. Der Vorstand des Ringflansches 8 ist dabei etwas
geringer als die Weite der Stufe 7 bzw. der Verbreiterung
der Tragmutter 3. Mit dem Flansch 8 ist die Sicherheitsfangmutter
im Bereich der Tragmutter 3 zwischen der Gewindespindel 2 und
einem Wandungsabschnitt 9, der durch die Stufe 7 gebildet wird
und entfernt von der Gewindespindel 2 ist, angeordnet.
Endseitig ist auf das Ende 6 der Tragmutter 3 eine
Anschraubplatte 10 aufgeschraubt, welche mit einer Wandung 11 einen
Raum 12 für
den Flansch 8 der Sicherheitsfangmutter 4 gemeinsam
mit der Stufe 7 begrenzt. Um eine Verschieblichkeit der
Sicherheitsfangmutter 4 gegenüber der Tragmutter 3 zu
gewährleisten
ist in der Anschraubplatte eine zur Gewindespindel koaxiale Lochbohrung 13 vorhanden etwas
weiter ist als der Außendurchmesser
der Sicherheitsfangmutter 4. Die Wandung 11 und
die Wandung 7 bilden jeweils einen axialen Anschlag für den Ringflansch 8 der
Sicherheitsfangmutter 4, wobei die Stufe 7 ein
Zuganschlag und die Wandung 11 einen Druckanschlag bilden.
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Dem
Ringflansch 8 gegenüberliegend
ist an der Sicherheitsfangmutter 4 an einem freien Ende 14 ein
Geberring 15 angeordnet und insbesondere angeschraubt.
Der Geberring 15 ist ein hohlzylindrisches Ringelement,
welches flanschartig radial nach außen vorsteht, wobei in dem
radial nach außen
vorstehenden Flansch 16 eine Ringnut 17 vorhanden
ist. Im Bereich des Bodens der Ringnut 17 können Verschraubungslöcher in
dem Geberring 15 vorhanden sein, welche mit Schraublöchern die
radial in der Sicherheitsfangnut 4 angeordnet sind, fluchten
und wodurch der Geberring 15 und die Sicherheitsfangmutter 4 mit
Schraubbolzen 17 verschraubt werden.
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An
einer axial der Tragmutter 3 gegenüberliegenden Seite der Anschraubplatte 10 ist
eine Überwachungseinrichtung 20 mit
einem Überwachungseinrichtungsgehäuse 21 angeordnet.
Von der Anschraubplatte 10 erstreckt sich das Gehäuse 21 bezogen
auf die Gewindespindel 2 axial in Richtung zum Geberring 15.
Aus dem Gehäuse 21 heraus
erstreckt sich im Bereich des Geberrings 15 ein Sensorhebel 22 heraus.
Der Sensorhebel 22 erstreckt sich hierbei von einer aus
dem Gehäuse 21 austretenden
Welle parallel zur Gehäusewandung
des Gehäuses 21 ein
Stück,
wobei sich an einem der ersten Welle 23 gegenüberliegenden
Seite des Sensorhebels 22, ein Bolzen 24 herauserstreckt.
Endseitig ist am Bolzen 24 ein Abtast- bzw. Aufnahmelager 25 und
insbesondere ein Kugellager 25 angeordnet. Das Kugellager 25 ist
formschlüssig
in der Ringnut 17 gelagert. Die Lagerung erfolgt hierbei
derart, dass die Ringnut 17 geringfügig weiter ist als das Lager 25,
so dass bei Drehung der Tragmutter 3 bzw. der Sicherheitsfangmutter 4 das
Lager 25 in der Ringnut 17 abrollt.
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Um
eine Drehkopplung zwischen der Tragmutter 3 und der Sicherheitsfangnut 4 zu
verwirklichen, kann der Flansch 8 bzw. nach außen vorstehende
Ringsteg 8 der Sicherheitsfangmutter 4 über Einbuchtungen
oder Ausbuchtungen insbesondere Zähne verfügen, die in Einbuchtungen oder
Ausbuchtungen, insbesondere Zähne
an der Innenseite der mit der Stufe erweiterten Wandung 9 der
Tragmutter angeordnet sind. Hierbei sind die verschiedensten Konturen
denkbar, die eine Drehkopplung zulassen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (4)
treibt eine bewegliche Tragmutter 3 eine feststehende Spindel 2 an,
wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Bei dieser Ausführungsform
ist um die Tragmutter 3 und die Sicherheitsfangmutter 4 herum
ein Gehäuse 50 ausgebildet.
Das Gehäuse 50 umgibt
die Tragmutter 3 und die Sicherheitsfangmutter 4 in
im Wesentlicher koaxialer Weise, wobei die Tragmutter 3 und
die Sicherheitsfangmutter 4 in im Wesentlichen gleicher Weise,
wie bei der ersten Ausführungsform
aneinander gekoppelt sind. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch zwischen
der durch die Stufe ausgebildeten Wandung 9 bzw. deren
Ende 6 einerseits und der Stufe andererseits je ein Lagerring 53, 54 vorhanden.
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Das
Gehäuse 50 ist
ein Gehäusehauptteil 55 und
in ein Gehäuseschließteil 56 unterteilt.
Das Gehäusehauptteil 55 umgibt
die Tragmutter 3 und den Kopplungsbereich zwischen der
Tragmutter 3 und der Sicherheitsfangmutter 4.
Das Gehäusehauptteil 55 besitzt
eine Schrauböffnung 57,
welche eine Weite besitzt, die größer ist als der äußere Durchmesser der
Tragmutter 3, so dass die Tragmutter 3 durch die Öffnung 57 in
das Gehäuse
eingesteckt werden kann. In die Einschrauböffnung 57 ist das
Gehäuseschließteil 56 eingeschraubt.
Im Bereich der Öffnung 57 ist
zwischen dem Gehäuseteil 55 und
dem Gehäuseteil 56 der
Lagerring 54 zur drehbaren Lagerung der Tragmutter 3 im
Gehäuse 50 angeordnet.
Der Lagerring 54 besitzt dabei einen Innendurchmesser,
der größer ist
als der Außendurchmesser
des zylindrischen Teils der Sicherheitsfangmutter 4, so
dass die Sicherheitsfangmutter 4 den Lagerring 54 frei
durchgreifen kann. Auf das Gehäuseteil 56 ist
im Bereich des Geberrings 15 ein Gehäusedeckel 58 aufgeschraubt.
Der Gehäusedeckel 58 bildet
endseitig das Ende 52 des Gehäuses 50 und erweitert
sich etwas, so dass sich die Sicherheitsfangmutter 4 und
der Geberring 15 frei innerhalb des Gehäusedeckels 58 drehen
können.
Am Gehäusedeckel 58 ist
die Überwachungseinrichtung 20 befestigt,
wobei sie derart befestigt ist, dass der Lagerring 25 innerhalb
der Ringnut 17 des Geberrings 15 drehbar ist.
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Die
Tragmutter 3 besitzt außenseitig eine Verzahnung 60,
welche mit einem Schneckentrieb bzw. Schneckenrad 61 korrespondieren
kann. Das Scheckenrad 61 tritt sekantial in das Gehäuse 50 ein und
ist dort mit einem Lager 62 drehbar gelagert. Mit einem
Schneckentrieb 63 greift das Schneckenrad 61 kämmend in
die Verzahnung 60 der Tragmutter 3 derart ein,
dass bei Drehung des Schneckentriebs 63 sich die Tragmutter 3 um
die Spindel 2 dreht und die Spindel 2 axial zum
Gehäuse 50 bewegt.
Zusätzlich zu
den Lagern 53, 54, die eine axiale Lagerung bil den,
können
Radiallager 64 und 65 direkt benachbart zu den
Lagern 53 und 54 angeordnet sein.
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Wie
dies insbesondere auch aus 3 und 4 ersichtlich
ist, greift das Lager 25 des Bolzens 24, der am
Sensorhebel 22 befestigt ist, in die Ringnut 17 des
Geberrings 15 ein. Da die Überwachungseinrichtung 20 gegenüber der
Sicherheitsfangmutter fest angeordnet ist und die Sicherheitsfangmutter entsprechend
des Verschleißes
der Tragmutter sich auf die Tragmutter zu bewegt bzw. erfindungsgemäß sich auch
von der Tragmutter wegbewegen kann, wird über das Lager 25 bzw.
den Bolzen 24 der Sensorhebel 22 verschwenkt.
In der Überwachungseinrichtung 20 (7, 8, 9)
ist ein Hebel 26 gelagert, von dem der Vorsprung 23 weg
in den Sensorhebel 22 einmündet. Der Sensorhebel 22 ist
auf dem Vorsprung bzw. der Welle 23 verdrehfest angeordnet, wobei
jedoch die Position auf der Welle 23 wählbar und mittels einer Schraubverbindung 22a ggf.
festlegbar ist. Die Welle 23 wiederum ist im Hebel 26 verdrehfest
gelagert, so dass eine Bewegung des Sensorhebels 22 den
Hebel 26 in gleicher Weise bewegt. Der Hebel 26 besitzt
an einem dem Anbindungsbereich für
die Welle 23 gegenüberliegenden
Bereich einen Eingriffsbolzen 27, der in die gegenüberliegende
Richtung über
den Hebel 26 vorsteht. Der Eingriffsbolzen 27 greift
in ein Langloch 30 eines Abgriffhebels 28 ein.
Der Abgriffhebel 28 ist ebenfalls ein sich länglich erstreckender
Hebel, mit einem bzgl. der Längserstreckung
axial verlaufenden Langloch 30, wobei der Hebel 28 im
Bereich eines dem Hebel 26 gegenüberliegenden Ende 28a um
eine Welle bzw. einen Wellenstumpf 29 schwenkbar ist. Durch
den Eingriff des Eingriffsbolzen 27 in das Langloch 30 wird
somit beim Verschwenken des Hebels 26 um den Vorsprung 23 der
Hebel 28 gegensinnig um die Wellen 29 verschwenkt.
Der Hebel 28 besitzt auf einer Unterseite, welches die
dem Hebel 26 gegenüberliegende
Flachseite des Hebels ist, zwei Federzungen 31 (in 7 nur
eine Federzunge 31 gezeigt), welche bzgl. der Welle 29 versetzt
zueinander angeordnet sind. Die Federzungen 31 erstrecken sich
von einer Unterseite des Hebels 28 auf eine Platine 32.
Bei einem Verschwenken des Hebels 28 beschreiben die voneinander
bzw. zueinander versetzt angeordneten Federzungen 31 auf
der Platine 32 bzgl. der Welle 29 koaxiale Schleifbahnen.
Im Bereich der Schleifbahnen ist im Bereich einer ersten Schleifbahn 33 einer
Federzunge 31 eine elektrisch leitende Schicht 33 auf
die Platine aufgebracht. Im Bereich der Schleifbahn der zweiten
Federzunge 31 ist ebenfalls eine elektrisch leitende Schicht 34 aufgebracht, wobei
jedoch die elektrisch leitende Schicht 34 in Segmente unterteilt
ist, wobei die erste elektrisch leitende Schicht 33 beispielsweise
permanent mit einer Gleichspannung versorgt wird und die Segmente
der elektrisch leidenden Schicht 34 über entsprechende Ableitungen
verfügen,
welche mit weiteren elektronischen Einrichtungen verbunden sind.
Die beiden Federzungen 31 sind über den Hebel 28 elektrisch
leitend miteinander verbunden, so dass eine Spannung, die mit einer
Federzunge 31 auf der elektrisch leitenden Schicht 33 bzw.
Schleifbahn 33 abgegriffen wird, über die zweite Federzunge 31 dem
jeweiligen Segment 34 der elektrisch Schicht zugeführt wird.
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In
einer Ausgangslage der Überwachungseinrichtung 20 befindet
sich der Eingriffsfortsatz 27 des Hebels 26 in
etwa in der axialen Mitte des Langlochs 30, so dass der
Hebel 28 um die Welle 29 in beide Richtungen durch
eine Bewegung des Hebels 26 verschwenkbar ist. Die Schwenkweite
des Hebels 28 wird durch die Länge des Langlochs begrenzt
und endet, wenn der Eingriffsbolzen 27 beim Verschwenken
am Ende des Langlochs anschlägt.
Bevor dieser Zustand eintritt, erreicht der Schwenkweg des Hebels 28 auf
jeder Seite je einen Endanschlagschalter 35, der von einem
freien Ende 28b des Hebels betätigt wird.
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Für die Montage
der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung
kann das Hebelsystem aus den Hebeln 22, 26 und 28 mittels
einer Festlegungsschraube 40 (8) die in
den Hebel 26 oder 28 eingreift, nachdem die Hebel 28 und 26 in
die Nullposition gebracht wurden, d.h. sich die Hebel 26 und 28 im
Scheitelbereich der Schwenkbewegung zu beiden Seiten befindet, festgesetzt
werden. In die Überwachungseinrichtung 20 an
eine Sicherheitsfangmutter anzupassen, wird die Schraubverbindung 22a gelöst, so dass
der Hebel 22 auf der Welle 23 bzw. dem Vorsprung 23 frei
verschwenkbar ist. Nachdem der Eingriff zwischen dem Lagerteil 25 und
der Nut 17 herbeigeführt
wurde, wird der Hebel 22 durch Zuschrauben der Schraubverbindung 22a befestigt. Nach
dem Einbau der Trag- und Sicherheitsfangmutter zusammen mit der Überwachungseinrichtung 20, also
der Vorrichtung 1 an einem Spindeltrieb, wird die Schraube 40 mit
dem Hebelsystem außer
Eingriff gebracht, so dass im anschließenden Betrieb das Verschwenken
der Hebel zueinander stattfinden kann. Hierbei ist von Vorteil,
dass eine sehr einfache Montage erreicht werden kann, die zuverlässig ist
und keine weiteren Nullungs- oder Justageschritte erfordert.
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Die Übertragung
des Verschleißweges
in die Überwachungseinrichtung 20 und
die notwendige maßstäbliche Anpassung
der gemessenen Messstrecke an die Weglänge des Auswertesystems auf der
Leiterplatte, d.h. die leitenden Bahnen, erfordert variierbare Übersetzungen
und zur Betätigung
der auf der Leiterplatte montierten Endschalter ein ausreichendes
Drehmoment.
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Die
mit dem erfindungsgemäßen System
erreichbare Stufung der Anzeige des Verschleißgrades ist annähernd linear,
in der Endlagenaussage richtig. D.h., dass die zwischen Anzeigebeginn
und Anzeigeende abgetasteten Positionen den Verschleiß nicht
linear, sondern parabelförmig
wiedergeben würden, der
Verschleiß zunächst scheinbar
schnell zunimmt und nach etwa 30% Verschleißweg nur noch langsamer, im
Gesamtweg aber echt angezeigt wird. Die von den Federelementen überfahrenen
Felder auf der Leiterplatte sind dem erfindungsgemäßen System
entsprechend unterschiedlich breit, so dass die Anzeige linear ist.
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Wie
bereits ausgeführt,
dreht der Sensorhebel 22 über den Vorsprung bzw. die
Welle 23 den Hebel 26, wobei der auf dem Hebel 26 angeordnete
Eingriffsbolzen 27, der zur besseren Lagerung auch als Lager
bzw. Rolle ausgebildet sein kann, in dem Schlitz bzw. Langloch 30 de
Hebels 28 läuft,
wodurch der Hebel 26 den Hebel 28 bewegt und antreibt.
Mit der Auslenkung des Hebels 28 in Richtung auf die Endschalter 35 entfernt
sich der Bolzen 27 bzw. die Rolle 27 vom Drehpunkt
bzw. Drehwelle 29 des Hebels 28. Durch die Bewegung
des Bolzens 27 bzw. der Rolle 27 verändern sich
die Hebellängen
zwischen der Welle 29 und dem Kraftangriffspunkt des Bolzens 27 so,
dass eine notwendig große
Kraft zur Betätigung
der Endschalter 35 entsteht. Würden der Hebel 28 und
der Hebel 26 mit theoretischem Drehpunkt in dem Bolzen 27 bzw.
der Rolle 27 einen rechten Winkel bilden, wäre die dann
zur Verfügung
stehende Kraft unendlich groß,
bei einem Betätigungsweg
0. Dies bedeutet, dass vorzugsweise das Hebelsystem nur bis zu einem
Winkel von ca. 60° nach
beiden Seiten eingesetzt werden sollte. Die im erfindungsgemäßen System
vom Hebel 26 geschnittenen Wege nach plus und minus je
30° sind
daher bevorzugt.
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Eine
Anpassung der vom Sensorhebel 22 abgetasteten unterschiedlichen
Verschleißweglängen an
die Schleifbahnen 33, 34 auf der Leiterplatte 32 erfolgt
durch Änderung
der Hebellänge
X, welches der Abstand der Rolle 25 zur Mitte der Welle
bzw. des Vorsprungs 23 ist, und der Hebellänge A, welche
der Abstand zwischen der Welle 23 und der Mitte des Eingriffsbolzens 27 ist.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass die Wanderung des Bolzens 27 im
Langloch 30 des Hebels 28 zum Erreichen ei ner
großen
Kraft der Betätigung
der Endschalter 4 führt.
Eine solche Kraft wäre
bei einem Eingriff über
Zahnsegmente der Hebel 26 und 28 nicht aufzubringen.
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Die Überwachungseinrichtung 20 besitzt
zudem eine Dreherfassungseinrichtung 45. Die Drehüberwachungseinrichtung 45 besteht
beispielsweise aus einem Hall-Sensor 46 (in 8 angedeutet,
in den anderen Figuren nicht sichtbar), welcher in der Überwachungseinrichtung 20 angeordnet
ist. Der Hall-Geber 46 arbeitet mit Impulseinsätzen oder
Impulsgebern 47 zusammen, welche am Geberring 15 angeordnet
sind. Die Impulsgeber 47 können dabei beispielsweise an
oder durch die Schrauben 17 gebildet werden, mit denen
der Geberring 15 an der Sicherheitsfangmutter 4 befestigt
ist (3). Sie können
auch an radialen Positionen eines umlaufenden Flansches des Geberrings 15 (4)
angeordnet sein.
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Bei
einem Spindelantrieb, der auch beispielsweise eine Hubbühne mit
mehreren Spindeln wirkt, erfasst jede Überwachungseinrichtung 20,
mit der Drehüberwachungseinrichtung 45 die
Drehung jeder Spindel bzw. jeder Tragmutter, wodurch es ermöglicht wird,
beim Ausfall eines Antriebes ein entsprechendes Signal zu senden,
so dass der Gesamtantrieb der Hubbühne abgestellt wird, so dass
zwischen den einzelnen Spindelantrieben, die üblicherweise mit Antriebswellen
verbunden sind, keine Beschädigungen
durch Tordierung der Antriebswellen oder Ähnliches erzielt werden. Das
Gleiche gilt für den
Fall, dass die Tragmutter 3 nicht mehr in der Lage ist,
angetrieben zu werden, oder die Spindel anzutreiben, so dass ein
Spindeltrieb gegenüber
den anderen stillsteht.