DE102004057675B3

DE102004057675B3 - Vorrichtung zur Bestimmung der Zugkraft in gespannten Zugmitteln, insbesondere Seilen in Aufzügen

Info

Publication number: DE102004057675B3
Application number: DE200410057675
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Pini
Original assignee: HENNING GmbH
Current assignee: HENNING GmbH
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2024-11-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zur Bestimmung der Zugkraft in gespannten Zugmitteln (102), insbesondere Seilen in Aufzügen, mit zumindest einer Einrichtung (110, 120) zum Auslenken des Zugmittels (102), mit der das Zugmittel (102) um eine Strecke (a) aus seiner Zugachse (10) ausgelenkt wird. Aufgabe der Erfindung ist es, die Messung der in gespannten Seilen wirksamen Zugkräfte zu präzisieren. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zwei Auslenkeinrichtungen (110, 120), die je eine Zugmitteleintrittsstelle (111, 121) und eine Zugmittelaustrittsstelle (112, 122) aufweisen, dem Zugmittel (102) zugeordnet sind und das Zugmittel (102) im montierten Zustand an der Zugmittelsaustrittsstelle (112, 122) zu der Zugmitteleintrittsstelle (111, 121) versetzt ist, wobei die beiden Auslenkeinrichtungen (110, 120) an einem Träger (103) angeordnet sind, der eine Messeinrichtung (130) zur Bestimmung eines durch die Auslenkeinrichtungen (110, 120) auf den Träger (103) ausgeübten Biegemomentes (M¶b¶) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Zugkraft in gespannten Zugmitteln, insbesondere Seilen in Aufzügen, mit zumindest einer Einrichtung zum Auslenken des Zugmittels, mit der das Zugmittel um eine Strecke aus einer Zugachse ausgelenkt und die Reaktionskraft auf die Auslenkung gemessen wird.
Zugmittel und insbesondere Seile werden in der Technik in vielfältigster Weise verwendet, insbesondere in der Transport- und Fördertechnik zum Bewegen oder Fixieren von Lasten oder im Bauwesen zum Aussteifen oder Abspannen von Bauwerken. Dabei ist oftmals die genaue Kenntnis der aufgebrachten Zugkraft in den jeweiligen Zugmitteln bzw. Seilen von Interesse. Bei Aufzügen sind die vorherrschenden Kräfte sicherheitsrelevant. Bei seilähnlichen Materialien, wie Bändern oder Folien, muss teilweise während der Produktion oder bei der Verarbeitung die Zugkraft innerhalb des Materials kontrolliert werden.

Aus dem Stand der Technik sind Messeinrichtungen zur Bestimmung der Zugkraft am gespannten Seil bekannt, bei denen die Messeinrichtung in das Seil an zwei An- Aus dem Stand der Technik sind Messeinrichtungen zur Bestimmung der Zugkraft am gespannten Seil bekannt, bei denen die Messeinrichtung in das Seil an zwei Anlagepunkten eingehakt und mit einem dritten Anlagepunkt das Seil aus einer geraden Ausgangslage radial ausgelenkt wird. Die Seilzugkraft versucht dabei, das Seil wieder in die Ausgangslage zurück zu strecken und erzeugt dabei eine Radialrückstellkraft, die mit geeigneten Kraftaufnehmern an der Messeinrichtung registriert und auf die Zugkraft umgerechnet wird.

Die DE 101 41 549 C1 beschreibt ein Verfahren zur Zugkraftmessung an laufenden Materialien unter Verwendung eines Kraftaufnehmers, der einen Kraftfühler aufweist, der das Material aus einer Laufrichtung auslenkt und von diesem mit einem Umschlingungswinkel umschlungen wird. Der nicht fest eingestellte Umschlingungswinkel wird kontinuierlich mittels einer Messeinrichtung erfasst, wobei aus dem veränderlichen Umschlingungswinkel und der gemessenen resultierenden Zugkraft die Zugkraft mit Hilfe eines Rechners ermittelt wird. Der Kraftfühler kann über eine Messrolle beweglich mit dem Kraftaufnehmer verbunden sein.

Die DE 43 11 011 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung eines Aufzuges mit Treibscheibenantrieb, bei dem in einem Aufzugsschacht ein Fahrkorb und ein Gegengewicht über Tragseile miteinander verbunden sind. Die Tragseile sind über eine antreibbare Treibscheibe und eine Umlenkscheibe geführt. Zwischen den Tragseilen und einem Festpunkt an dem Aufzugsschacht ist ein Kraftmesselement eingesetzt, wobei zwischen dem Fahrkorb bzw. den Tragseilen einerseits und dem Festpunkt am Aufzugsschacht andererseits ein Krafterzeuger angeordnet wird, über den bei festgesetzter Treibscheibe in den Tragseilen eine Kraft erzeugt wird, die von dem Kraftmesselement gemessen wird. Eine Seilauslenkung oder Seilumlenkung findet nicht statt.

Die DE 41 06 266 C2 beschreibt ein Verfahren zur Messung einer Seilspannung sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung, bei dem eine Kraft gemessen wird, die zur Erzeugung einer vorgegebenen Auslenkung des Seilstranges zwischen zwei Auflagerpunkten erforderlich ist. In zwei aufeinanderfolgenden Messungen werden die Kräfte gemessen, die zur Erzeugung von vorgebbaren Auslenkungen zwischen zwei in unterschiedlichen Abständen voneinander angeordneten Auflagerpaaren erforderlich sind. Durch Kombination der Ergebnisse dieser Messungen wird die Seilspannung ermittelt. Dabei wird das Seil über zwei im Abstand voneinander angeordneten Auflagern, zwischen denen ein senkrecht zur Verbindungslinie der Auflagerpunkte beweglicher, mit einer Kraftmesseinrichtung verbundener Messklotz gehaltert ist, geführt. Wenigstens zwei Paare von Auflagerpunkten sind vorgesehen, die mit unterschiedlichen Abständen jeweils symmetrisch zum Messklotz liegen und so ausgebildet sind, dass ein Paar von Auflagerpunkten bei Beaufschlagung des zweiten Paares von Auflagerpunkten durch den Seilstrang außer Eingriff mit dem Seilstrang bringbar sind.

Nachteilig bei allen bekanten Seilzugkraft-Messeinrichtungen ist, dass durch die radiale Auslenkung das Seil deformiert wird. Die dabei auftretenden Biegespannungen im Seil versuchen das Seil ebenfalls wieder gerade zu richten, so dass die Messung der in einem Seil wirkenden Zugkraft verfälscht wird. Die Biegespannung in einem Seil fällt bei gleicher radialer Auslenkung in Abhängigkeit von dem Biegeradius, dem Durchmesser und der Anzahl der verwendeten Drähte, der Verseilmethode oder der Vorspannung und dem Drall bei der Seilfertigung unterschiedlich aus. Für genaue Messungen müssen daher aufwendige Kalibrierungen für jeden einzelnen Seiltyp oder jeden einzelnen Seildurchmesser vorgenommen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Vorrichtung zur Bestimmung der Zugkraft in gespannten Zugmitteln bereitzustellen, die eine genauere Messung ermöglicht und für jeden Seiltyp und unterschiedliche Seildurchmesser mit hoher Genauigkeit einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Zugkraft in gespannten Zugmitteln sieht zwei Auslenkeinrichtungen zum Auslenken eines Zugmittels um eine Strecke auf einer Zugachse vor, wobei an den Auslenkeinrichtungen je eine Zugmitteleintrittsstelle und eine Zugmittelaustrittsstelle vorhanden ist und das Zugmittel im montierten Zustand an der jeweiligen Zugmittelaustrittsstelle versetzt zur jeweiligen Zugmitteleintrittsstelle austritt. An einem Träger sind die beiden Auslenkeinrichtungen angeordnet, der eine Messeinrichtung zur Bestimmung des durch die Auslenkeinrichtung auf den Träger ausgeübten Biegemomentes aufweist. Die Auslenkeinrichtungen sind dem Zugmittel zugeordnet, vorzugsweise daran festgelegt und bewirken die für die Auslenkung des Zugmittels erforderlichen Kräfte innerhalb der Auslenkeinrichtungen, so dass die Seilverformung oder Seilbiegung keinerlei Einfluss auf das auf den Träger ausgeübte Rückstellmoment hat. Die Auslenkeinrichtungen sind dabei kraftfschlüssig oder formschlüssig an dem Zugmittel angeordnet oder festgelegt, so dass die zu messende Zugkraft frei von Biegekräften, allein aus dem Rückstellmoment zwischen den beiden Auslenkeinrichtungen gemessen werden kann. Das Rückstellmoment ergibt sich dabei aus dem Produkt aus der Seilzugkraft und der Strecke, um die das Zugmittel radial aus seiner Zugachse ausgelenkt wird, so dass bei genauer Kenntnis des Biegemomentes und der Auslenkung die Zugkraft innerhalb des Zugmittels bestimmt werden kann.

Die Erfindung sieht auch vor, dass die Auslenkeinrichtungen an dem Zugmittel festgeklemmt sind, um die Einflüsse aus der Seilbiegung möglichst vollständig zu eliminieren. Dabei wird das Zugmittel an jeder Auslenkeinrichtung mehrseitig eingeklemmt, vorzugsweise im Bereich sowohl der Zugmitteleintritts- als auch der Zugmittelaustrittsstelle.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Auslenkeinrichtung so ausgebildet ist, dass das Zugmittel an der Zugmittelaustrittsstelle vorzugsweise parallel versetzt zu dem Zugmittel an der Zugmitteleintrittsstelle verläuft. Das Zugmittel nimmt also innerhalb der Auslenkeinrichtung einen S-förmigen Verlauf an, wobei die Parallelität des Zugmittels zu der Zugrichtung im Bereich zwischen den Auslenkeinrichtungen verhindert, dass zusätzliche Biegekräfte des Zugmittels oder Seiles entstehen, auf der Träger übertragen werden und das Messergebnis verfälschen.

Um das Zugmittel an dem Träger festlegen zu können, ist in einer Ausführungsform die Auslenkeinrichtung als ein mehrteiliger Klemmkörper ausgebildet, in dem das Zugmittel aufgenommen und umgelenkt wird. Ein solch mehrteiliger Klemmkörper hat den Vorteil, dass er an unterschiedliche Zugmittelabmessungen bzw. Seildurchmes ser anpassbar ist, ohne dass die Funktionalität der Auslenkeinrichtung darunter leidet. Der Klemmkörper gibt den vorzugsweise S-förmigen Verlauf des Zugmittels in Gestalt einer Führung oder Seilanlage vor.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Klemmkörper, der auch eine Hülse sein kann, eine konische Außenkontur aufweist und an dem Träger in einer korrespondierend ausgebildeten Aufnahme gelagert ist. Dazu werden die Klemmkörper- oder Hülsenteile solange in die Aufnahme eingeschoben, bis sie sowohl mit ihrer Außenkontur an der Innenkontur der Aufnahme als auch mit der Seilaufnahme oder einer Ausnehmung zum Einlegen des Zugmittels an dem Zugmittel anliegen. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Zugmittel an dem Träger festgelegt ist, indem der Klemmkörper vorteilhafterweise vollflächig an dem Zugmittel anliegt.

Alternativ zu einem Klemmkörper oder einer Hülse ist die Auslenkeinrichtung als eine Klemmeinrichtung ausgebildet, die zumindest zwei Anlagebereiche für das Zugmittel aufweist, von denen einer im montierten Zustand zu der Zugrichtung versetzt angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass im montierten Zustand die Vorrichtung an einem gespannten Seil oder Zugmittel gehalten bleibt, während gleichzeitig ein einfaches Montieren und Demontieren der Vorrichtung an dem Zugmittel möglich ist.

Um einen bei der Auslenkung entstehenden Längenausgleich innerhalb des Zugmittels kompensieren zu können, ist zumindest eine Auslenkeinrichtung in Zugrichtung verlagerbar an dem Träger gelagert, beispielsweise indem die Auslenkung über Parallellenker oder über eine reibungsarme Linearführung an dem Träger gelagert ist. Diese reibungsarme Linearführung kann auch ein Rollenlager sein. Wird beispielsweise zunächst eine obere Klemmvorrichtung und anschließend eine untere Klemmvorrichtung an dem Zugmittel festgelegt und nachfolgend das Zugmittel zwischen den Auslenkeinrichtungen aus der Zugrichtung verlagert, wird durch die verlagerbare Anordnung zumindest einer Auslenkeinrichtung an dem Träger die Seilverkürzung kompensiert.

Eine besonders robuste, erprobte und preiswerte Möglichkeit zur Erfassung eines Biegemomentes innerhalb eines Trägers ist in der Anordnung eines oder mehrerer Dehnmessstreifen gegeben, die vorzugsweise paarweise angeordnet und zueinander gegenläufig gestaltet sind. Durch die gegenläufige Schaltung, auch Kompensationsschaltung genannt, werden die Zugkräfte, die auf den Träger aufgebracht werden, nicht bei der Berechnung des Biegemomentes berücksichtigt.

Eine besonders präzise Messung ist möglich, wenn die Dehnmessstreifen symmetrisch zu dem Zugmittel an oder in dem Träger angeordnet sind, also wenn das Zugmittel in der Symmetrieebene zu den Dehnmessstreifen verläuft. Dadurch werden allein durch die geometrische Anordnung der Messeinrichtung und des Zugmittels Störgrößen, z. B. eine Stauchung des Zugmittels bei der Messung der wirksamen Zugkraft minimiert.

Um die Messempfindlichkeit zu erhöhen, ist es vorgesehen, dass die Dehnmessstreifen in einer geschwächten Stelle innerhalb des Trägers angeordnet sind, beispielsweise innerhalb einer Bohrung oder einer anderen Ausnehmung, was neben der Erhöhung der Empfindlichkeit auch zur Abkapselung und zum Schutz der Dehnmessstreifen dient.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Prinzipien der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 – eine Schemadarstellung wirksamer Kräfte;
2 – eine Vorrichtung zur Bestimmung der Zugkraft gemäß dem Stand der Technik;
3 – wirksame Kräfte im Anlagepunkt gemäß dem Stand der Technik;
4 – geometrische Bedingungen beim Stand der Technik;
5 – ein Schemabild wirksamer Kräfte an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
6 – ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung;
7 – eine Variante der 6;
8 – eine Variante der 7;
9 – eine Vorrichtung mit zentral angeordneter Messeinrichtung,
10 – eine Variante der 9 mit konischen Aufnahmeeinrichtungen;
11 – eine Weiterbildung der 10 mit Querschnitt; sowie
12 – ein Ausführungsbeispiel mit einer Klemmvorrichtung.
In der 1 ist ein Kräftediagramm bezüglich der wirksamen Kräfte einer bekannten Vorrichtung zur Bestimmung von Zugkräften in gespannten Seilen gezeigt. Eine solche Vorrichtung 1 ist in der 2 dargestellt. Aus Gründen der Einfachheit wird nachfolgend die Erfindung für eine Vorrichtung zur Bestimmung von Zugkräften in Seilen erläutert, andere Zugmittel können nach gegebenenfalls erforderlicher Anpassung der Vorrichtung ebenfalls überprüft werden.
In der 1 sind die in einem Seil wirkenden Zugkräfte F_S gezeigt, die entlang einer Zugachse 10 eines Seiles wirken. Das Seil ist um eine Strecke a zwischen zwei Anlagepunkten 11, 12 ausgelenkt, wobei ein Auslenkpunkt 13 von den Anlagepunkten 11, 12 mit einem Abstand b beabstandet ist. In einer konstruktiven Ausgestaltung ist dieses in der 2 dargestellt. Wird nun an dem Seil 2 gezogen, wirken die in der 1 als Pfeile dargestellten Kräfte A bzw. 2A, so dass in einem Träger 3 ein Biegemoment M_B induziert wird. Dieses Biegemoment ist direkt proportional zu der Zugkraft F_S in dem Seil 2 sowie der Strecke a der Auslenkung und ergibt sich als Produkt aus der Zugkraft F_S und der Auslenkung a.
Werden nun Seile 2 mit verschiedenen Durchmessern d₁, d₂ mit der Vorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik geprüft, verändert sich das Biegemoment M_B, da sich die Auslenkung in Abhängigkeit von dem Seildurchmesser d verändert. Bei gleich bleibender Zugkraft F_S und einem größeren Seildurchmesser d₂ verändert sich das Biegemoment M_B aufgrund der vergrößerten Auslenkung a₂, so dass aufwendige Kalibrierungen ei der Bestimmung der Kräfte für jeden Seildurchmesser und jeden Seiltyp, z.B. durch Gewichte und Vergleichsmessungen, notwendig sind, um ein verläßliches Messergebnis zu erhalten.
Eine weitere Fehlerquelle ist in der Reibung H an dem Anlagepunkt des Seiles zu sehen, wie es in der 3 dargestellt ist. Die Haftreibung H tritt als Folge der Seilverkürzung bei der Auslenkung oder der mit Lastveränderungen einhergehenden elastischen Längenänderung an den Anlagepunkten des Seiles 2 auf. Die Haftreibung induziert ein Biegemoment, das das Messergebnis verfälscht. Ebenfalls werden bei der Vorrichtung 1 gemäß der 2 ein Biegemoment M_S innerhalb des Seiles mit berücksichtigt, was jedoch unabhängig von der Zugkraft F_S innerhalb des Seiles allein aufgrund der Biegung und Auslenkung des Seiles auftritt.
Aufgrund der senkrecht zur Zugrichtung auf das Seil wirkenden Kraft F kommt es, wie in der 4 gezeigt, zu einer lokalen Abflachung des Seilquerschnittes, so dass sich der Seildurchmesser d um einen Betrag Δd verringert. Daraus resultiert eine Verringerung der Auslenkung um Δa, was zu weiteren Messfehlern führt. Für genaue Messungen müssten daher aufwendige Kalibrierungen für jeden einzelnen Seiltyp und Seildurchmesser vorgenommen werden.
In der 5 ist ein Kräftediagramm für eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt, wie sie beispielsweise in der 6 schematisch dargestellt ist. Auch hier wirken Zugkräfte F_S entlang einer Zugachse 10 innerhalb eines Seiles 102, wobei das Seil 102 über eine Strecke b um eine Strecke a aus der Zugachse 10 ausgelenkt wird. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der Abstand b von einem Anlagepunkt 111, 121 zu einem Auslenkpunkt 112, 122 mindestens gleich der Schlaglänge des Seiles 102 ist, da anderenfalls das Seil zu sperrig wäre. Im Unterschied zu dem Stand der Technik gibt es keinen zentralen Auslenkpunkt mit Seilbiegung für das Seil 102 im ausgelenkten Bereich, vielmehr liegt ein Seilabschnitt 104 zwischen zwei Anlagepunkten 112, 122 an Austrittsstellen der Auslenkeinrichtungen 110, 120, innerhalb dessen das Seil 102 parallel zu der Zugrichtung 10 ohne Seilbiegung verläuft bzw. die Kräfte innerhalb des Seiles 102 parallel zu den Zugkräften F_S verlaufen. Wie in der 6 gezeigt ist, ist das Seil 102 in zwei Auslenkeinrichtungen 110, 120 festgeklemmt und wird über Klemmkräfte K₁, K₂ verformt und kraftschlüssig gehalten. Die Auslenkeinrichtungen 110, 120 sind über Parallellenker 113, 114, 123, 124 an einem Träger 103 gelagert, in dem ein Biegemoment M_B durch die Zugkraft F_S und die Auslenkung a über die Parallellenker 113, 114, 123, 124 induziert wird. Die durch die Auslenkung a auftretende Seilverkürzung um den Betrag ΔL wird durch die in Zugrichtung linear verschiebliche Lagerung der Auslenkeinrichtungen 110, 120 ausgeglichen, ohne dass das Biegemoment M_B innerhalb des Trägers 103 beeinflusst wird. Die Klemmkräfte K₁, K₂ können auf unterschiedliche Art und Weise aufgebracht werden, beispielsweise über Schrauben, Kniehebel, Federn oder andere Klemmein richtungen. In der Ausführungsform gemäß der 6 sind die Auslenkeinrichtungen 110, 120 aus mehrteiligen Klemmkörpern 110a, 110b, 120a, 120b ausgebildet, die vorteilhaft eine S-Form an der Seilanlage zur Zentrierung des Seiles aufweisen, so dass das Seil 102 mit zwei sanften Biegungen um die Strecke a ausgelenkt wird, wenn die Klemmkörperteile 110a, 110b, 120a, 120b über die Klemmkräfte K₁, K₂ an dem gespannten Seil 102 zusammengefügt werden. Die Innenkontur der Auslenkeinrichtungen 110, 120 ist dabei so gestaltet, dass an den Seileintrittsstellen 111, 121 und an den Seilaustrittsstellen 112, 122 der Seilverlauf parallel zu der Zugachse verläuft, wobei die Mittelachse des Seiles 102 an der Seilaustrittsstelle 112, 122 um die Strecke a zu der Mittelachse des Seiles 102 an der Seileintrittstelle 111, 121, also zu der Zugachse 10 versetzt ist. Als Zugachse 10 wird diejenige Achse verstanden, in der die Zugkraft F_S in dem geraden, nicht ausgelenkten Seil 102 verläuft.
In der 6 ist ebenfalls gezeigt, dass auch bei unterschiedlichen Seildurchmessern d₁, d₂ aufgrund der Ausgestaltung der Auslenkeinrichtungen 110, 120 die Strecke a der Auslenkung konstant bleibt. Somit ist es möglich, genaue Messungen für unterschiedliche Seildurchmesser oder Seiltypen ohne aufwendige Kalibrierungen für jeden einzelnen Seildurchmesser durchzuführen.
In der 7 ist eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung 100 gezeigt, bei der die Auslenkeinrichtungen 110, 120 nicht über Parallellenker, sondern über Blattfedern 113, 114, 123, 124 an dem Träger 103 angeordnet sind. Aufgrund der Seilverkürzung infolge der Auslenkung um die Strecke a verlagern sich die Auslenkeinrichtungen 110, 120 aufeinander zu, wodurch die Blattfedern 113, 114, 123, 124 verformt werden. Dies führt zu einer Federkraftkomponente B in Richtung der Zugkraft und damit zu einer Stauchung innerhalb des Trägers 103, was sich aber aufgrund der Auslegung einer in dem Träger 103 angeordneten Messeinrichtung 130 nicht negativ auf die Bestimmung des Biegemomentes M_B auswirkt. Die Messeinrichtung 130 ist in Gestalt einer Bohrung innerhalb des Trägers 103 ausgebildet, in der Dehnungsmessstreifen DMS zur Erfassung des Biegemomentes M_B befestigt sind. Diese Dehnungsmessstreifen sind in Kompensationsschaltung zueinander angeordnet. Die senkrecht auf die Dehnungsmessstreifen einwirkenden Stauchkräfte B werden bei der Erfassung des Biegemomentes M_B nicht berücksichtigt.
Eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung 100 ist in der 8 dargestellt, bei der eine Auslenkeinrichtung 110 einstückig an dem Träger 103 angeordnet ist, während die zweite Auslenkeinrichtung 120 über eine reibungsarme Linearführung an dem Träger 103 gelagert ist. Die Reibungskräfte H, die aufgrund der Seilverkürzung und der Haftreibung entstehen, erzeugen ein zusätzliches Moment H × e und damit eines Fehlerquelle. Diese kann durch eine entsprechende Lagerung und Verringerung der Reibungskräfte H minimiert werden, beispielsweise durch eine Rollenlagerung. Ebenfalls kann der Messfehler dadurch minimiert oder eliminiert werden, dass der Hebel e zwischen der Reibkraft H und der Messeinrichtung 130 minimiert wird, beispielsweise indem das Seil 102 in der Symmetrieebene der Messeinrichtung 130 verläuft und e zu Null wird.
In der 9 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei der die Vorrichtung 100 sehr kompakt ausgebildet ist und zur dauerhaften Montage an dem Seil 102 vorgesehen ist. Die Auslenkeinrichtungen 110, 120 sind wieder als teilbare Klemmkörper ausgebildet, wobei für die Montage zunächst die Klemmkörperteile 110a, 120a an dem Träger 103 befestigt oder angeordnet wird. Ebenfalls ist es möglich, die Klemmkörperteile 110a, 120a dauerhaft an dem Träger 103 zu befestigen. Anschließend wird das gespannte Seil 102 entlang der Innenkontur der Klemmkörperteile 110a, 120a eingelegt, wobei der ausgelenkte Seilabschnitt 104 parallel zu der Zugachse des Seiles 102 versetzt verläuft. Der ausgelenkte Seilabschnitt 104 läuft zentral über die Messeinrichtung 130, in der die DMS beidseitig symmetrisch zu dem ausgelenkten Seilabschnitt 104 angeordnet sind. Zur weiteren Montage werden die weiteren Klemmkörperteile 110b, 120b eingelegt oder aufgeschoben und beispielsweise über eine äußere Verzahnung, die nicht dargestellt ist, verrastet. Auf diese Art und Weise wird das Seil 102 kraftschlüssig in den Auslenkeinrichtungen 110, 120 festgelegt und gleichzeitig ausgelenkt. Durch die Anordnung der Messeinrichtung 130 zentral unterhalb des Seiles 102 ist eine optimale Messung der Biegemomente möglich. Aus den gemessenen Biegemomenten kann direkt auf die im Seil 102 wirkende Zugkraft F_S geschlossen werden, da die Strecke a der Auslenkung bekannt ist.
Um auch Seile unterschiedlicher Durchmesser in nur einer Vorrichtung 100 auslenken und überprüfen zu können, ist in der 10 die Außenkontur der Auslenkeinrichtungen 110, 120 konisch ausgebildet. Mit einer korrespondierenden Konizität versehen ist der Träger 103 bzw. sind Aufnahmeeinrichtungen auf dem Träger 103, beispielsweise in Gestalt von Schienen, Klammern oder Bügeln. Je nach Seildurchmesser werden die Klemmkörperteile 110a, 110b sowie 120a, 120b um das gleiche Maß oder den gleichen Weg mehr oder weniger in Richtung auf die Messeinrichtung 130, die sich im Zentrum des Trägers 103 befindet, verschoben. Dadurch ist es möglich, das Seil 102 immer mittig an dem Träger 103 festzulegen, indem die entsprechenden Teile 110b, 120b der Auslenkeinrichtungen 110, 120 soweit verschoben werden, bis eine kraftschlüssige Verriegelung vorliegt. Auch bei der Ausführungsform gemäß der 10 liegt der ausgelenkte Seilabschnitt 104 zentral über der Messeinrichtung 130 und verläuft parallel versetzt zu der Zugrichtung des Seiles 102. Auch bei veränderlichem Seildurchmesser d_1,d₂ bleibt die Strecke a der Auslenkung gleich, so dass keine aufwendige Kalibrierung oder Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Seildurchmesser erfolgen muss.
In der 11 ist detaillierter dargestellt, dass die Auslenkeinrichtungen 110, 120 in einen Träger 103 eingeschoben sind, der einen polygonalen Hohlraum zur Aufnahme der Teile 120a, 120b der Auslenkeinrichtung 120 aufweist. Durch das Einschieben wird das Seil 102 zwischen den keilförmigen Ausnehmungen der Klemmkörperteile 120a, 120b eingeklemmt und kraftschlüssig in der S-förmigen Gestalt gehalten. Gleichzeitig zentrieren die keilförmigen Ausnehmungen das Seil, so dass durch die konische Ausgestaltung der Außenkontur der Auslenkeinrichtung 120 und der keilförmigen Kontur der Ausnehmung eine doppelte Zentrierung erfolgt. Auch hier sind die Seileintritts- und -austrittsstellen versetzt in Bezug auf die Zugachse angeordnet und parallel zueinander ausgerichtet, so dass ein zur Zugachse paralleler Seilabschnitt 104 über der Messeinrichtung 103 verlaufen kann. Die Klemmkörperteile 120a, 120b können auf unterschiedliche Art und Weise an dem Täger 103 fixiert werden, beispielsweise über Klemmung, Formschluß oder durch Kleben oder dergleichen.
Während in den 9 – 11 vorwiegend stationäre Vorrichtungen zur dauerhaften Bestimmung der im Seil vorherrschenden Zugkräfte gezeigt sind, ist in der 12 ein Ausführungsbeispiel für eine mobile Messvorrichtung 100 gezeigt, die einfach und schnell an einem Zugmittel 102, insbesondere einem Aufzugseil, angeklemmt werden kann, um in einem gespannten Zustand die Zugkräfte zu bestimmen, die in dem Zugmittel vorliegen. Eine solche Bestimmung der Zugkräfte ist einmal notwendig, um die tatsächliche Belastung des Zugmittels oder Seiles zu bestimmen, darüber hinaus ist es beispielsweise bei mehreren Zugmitteln erstrebenswert, dass alle gleich belastet werden. So ist es bei Aufzügen erstrebenswert, dass jedes der Tragseile gleich belastet ist, um den Verschleiß innerhalb der Seile zu vergleichmäßigen und zu minimieren. Ebenfalls ist eine gleichmäßige Seilspannung erstrebenswert, weil bei einem zu lockeren Seil das Tragseil auf der Seilrolle wandert und somit die Seilrille verschleißt. Die Vorrichtung 100 gemäß 12 ermöglicht es, die Spannung in einem Zugmittel oder Aufzugseil auf einfache Art und Weise in einem gespannten Zustand zu kontrollieren, ohne dass aufwendige Kalibrierungen mit Gewichten oder Anpassungen an den jeweils vorliegenden Seildurchmesser vorgenommen werden müsste.
In der 12 ist die Vorrichtung 100 mit einer fest an dem Träger 103 angeordneten Auslenkeinrichtung 110 und einer verschieblich daran angeordneten Auslenkeinrichtung 120 gezeigt. Die verschiebliche Lagerung der zweiten Auslenkeinrichtung 120 ergibt sich aus dem Langloch 132 und einer Blattfeder 133, in dem die Auslenkeinrichtung 120 in Richtung der Zugachse zum Ausgleich der Seilverkürzung aufgrund einer stattfindenden Auslenkung längsverschieblich gelagert ist. Die festgelegte Auslenkeinrichtung 110 ist in einem geklemmten Zustand an einem kleinsten Seildurchmesser d_min gezeigt, während die bewegliche Auslenkeinrichtung 120 geöffnet ist und den größtmöglichen Seildurchmesser d_max aufnimmt. Der Träger 103 ist als Griff ausgebildet, in dem die Messeinrichtung 130 sowie eine Elektronikeinheit 131 untergebracht ist. In der Elektronikeinheit 131 können die durch die Dehnmessstrei fen in der Messseinrichtung 130 aufgenommenen Werte ausgewertet, gespeichert und angezeigt und/oder gegebenenfalls über eine Schnittstelle zur weiteren Bearbeitung ausgegeben werden.
Zur Montage der Vorrichtung 100 an einem gespannten Seil 102 wird der Träger 103 an das Seil 102 angelegt und zunächst zwei Anschläge 105, 108 gegen das Seil 102 gedrückt, die der Messeinrichtung 130 am nächsten liegen, um die Vorrichtung 100 einzuhaken. Die Anschläge 105, 108 liegen dabei in einer gemeinsamen Ebene, in der die Zugachse des nicht ausgelenkten Seiles 102 liegt. Über Federn 128 werden nach einer Entriegelung eines Hebels 125 Andrückelemente 117, 127 an die den Anschlägen 105, 108 gegenüberliegenden Seiten des Seiles 102 gedrückt. Der Hebel 125 wird zur weiteren Verriegelung aus der geöffneten Stellung, wie sie an der beweglichen Auslenkeinrichtung 120 gezeigt ist, in eine Klemmstellung überführt, wie sie an der oberen Auslenkeinrichtung 110 gezeigt ist. Während des Verschwenkens des Hebels 125 wird über einen Exzenter 126, 116 das jeweilige Andrückelement 127, 117 gegen das Seil 102 gedrückt und aus der Zugachse verlagert, indem es gegen die Anschläge 106, 107 gepresst wird. Diese Anschläge 106, 107 sind um die Strecke a der Auslenkung zu der Ebene der Anschläge 105, 108 versetzt angeordnet. Zwischen den Anschlägen 106, 107 verläuft das Seil 102 parallel und um a versetzt zu der Zugachse bzw. ist das Seil 102 ausgelenkt. Um die Andrückelemente 117, 127 sicher an dem Seil 102 zu halten, werden die Hebel 115, 125 in der Klemmstellung in einer Totlage gehalten, so dass eine Selbstsicherung der Hebel 115,125 vorliegt. Um für unterschiedliche Seildurchmesser eine Klemmung zu ermöglichen, wirkt der Exzenter 116, 126 auf einen Klemmhebel 119, 129, der in seiner Ruhestellung, die in dem unteren Teil der Vorrichtung 100 gezeigt ist, an dem Exzenter 126 und einem Bolzen 126' anliegt. In dieser Stellung kann das Andrückelement 127 durch die Federn 128 und 129 in Richtung auf das Seil 102 verschoben werden, das der Klemmhebel 129 nicht verkantet ist. Durch die Federkraft wird eine erste, leichte Klemmung des Seiles 102 erreicht, die ausreicht, um die Vorrichtung 100 an dem Seil 102 zu halten. Wird der Exzenter 126 betätigt, verkantet der Klemmhebel 129 und überträgt weitere Druckkräfte über den Bolzen auf das Andrückelement 127, um das Seil 102 zur Anlage an die Anschläge 106, 107 zu bringen. Dadurch ist es möglich, stets den gesamten Exzenterhub auf das Seil 102 zu übertragen, da die Andrückelemente 117, 127 in der entsperrten Stellung der Hebel 115, 125 an dem Seil 102 anliegen und der Exzenterhub voll wirksam ist. Es ist technisch sinnvoll, einen Überhub in dem System vorzusehen, damit stets eine ausreichende Andruckkraft vorhanden ist. Eine Andrückkraftbegrenzung wird durch die Systemelastizität realisiert.
Die nach der Klemmung und Auslenkung des Seiles 102 gemessenen Rückstellmomente, die in der Messeinrichtung 130 über die Dehnmessstreifen aufgenommen werden, werden in der Elektronikeinheit 131 ausgewertet. Eine Rückrechnung über die wirksame Zugspannung innerhalb des Seiles 102 erfolgt wie oben beschrieben.

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung der Zugkraft in gespannten Zugmitteln, insbesondere Seilen in Aufzügen, mit – zwei Auslenkeinrichtungen (110, 120), zum Auslenken eines Zugmittels (102) um eine Strecke A auf einer Zugachse (10), – je einer Zugmitteleintrittsstelle (111, 121) und einer Zugmittelaustrittsstelle (112, 122) an den Auslenkeinrichtungen (110, 120), wobei das Zugmittel (102) im montierten Zustand an der jeweiligen Zugmittelaustrittsstelle (112, 122) versetzt zur jeweiligen Zugmitteleintrittsstelle (111, 121) austritt, – einem Träger (103), an dem die beiden Auslenkeinrichtungen (110, 120) angeordnet sind, sowie – einer Messeinrichtung (130) zur Bestimmung des durch die Auslenkeinrichtungen (110, 120) auf den Träger (103) ausgeübten Biegemomentes (M_b).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel (102) in den Auslenkeinrichtungen (110, 120) festgeklemmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel (102) an der jeweiligen Zugmittelaustrittsstelle (112, 122) parallel versetzt zu dem Zugmittel (102) an der jeweiligen Zugmitteleintrittsstelle (111, 121) verläuft.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkeinrichtungen (110, 120) mehrteilige Klemmkörper sind, in denen das Zugmittel (102) aufgenommen und umgelenkt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper eine konische Außenkontur aufweisen und an dem Träger (103) in einer korrespondierend ausgebildeten Aufnahme gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkeinrichtungen als eine lösbare Klemmeinrichtungen ausgebildet sind, die zwei Anlagebereiche (105, 106; 107, 108) für das Zugmittel (102) aufweisen, von denen einer (106, 107) im montierten Zustand zu der Zugrichtung versetzt angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Auslenkeinrichtung (110, 120) in Zugrichtung verlagerbar an dem Träger (103) gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkeinrichtungen (110, 120) über Parallellenker (113, 114; 123, 124) oder eine reibungsarme Linearführung an dem Träger (103) gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (130) zumindest einen DMS aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (130) zwei DMS aufweist, die zueinander gegenläufig geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die DMS symmetrisch zu dem Zugmittel (102) an oder in dem Träger (103) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die DMS in einer Bohrung innerhalb des Trägers (103) angeordnet sind.