DE102012013527A1

DE102012013527A1 - Seiltrommel für eine Spillwinde

Info

Publication number: DE102012013527A1
Application number: DE201210013527
Authority: DE
Inventors: Joachim Schmidt; Jürgen Krüger
Original assignee: ESW GmbH
Current assignee: Vincorion Advanced Systems GmbH
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2032-07-05
Also published as: DE102012013527B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Seiltrommel als Hauptbestandteil einer elektrischen Spillwinde, die als Rettungswinde in Hubschrauber einsetzbar ist. Die Seiltrommel weist einen Trommelzylinder zum Aufrollen eines Seils auf, der über einen in die Seiltrommel integrierten Torquemotor antreibbar ist. Mit dem Trommelzylinder ist eine Seilführung mit einem Schiffchen auf einer Spindel über eine Zahnradgruppe oder einen Riemen gekoppelt. Die Spindel ist synchron zur Trommeldrehzahl bewegbar und weist endseitig eine reduzierte Gewindesteigung auf. Die Erfindung ermöglicht damit eine kontinuierliche Ermittlung der Seillänge unabhängig von einem Spillantrieb. Die Umschaltpositionen für die Richtungsumkehrung des Schiffchens werden über eine Sensorik erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Seiltrommel für eine Spillwinde, insbesondere für eine Rettungswinde von Land- oder Luftfahrzeugen. Die Zugkraft von Winden wird bestimmt vom Antriebsdrehmoment und dem Hebelarm als dem Radius der äußersten Seillage auf der Seiltrommel. Die Zugkraft nimmt daher mit der Anzahl der Seillagen ab. Für viele Anwendungen ist aber lagenunabhängig eine konstante Zugkraft erforderlich. Besonders Winden für den Personentransport sind auf eine konstante oder regelbare Zugkraft angewiesen.
Um die Zugkraft an der Seiltrommel zu vergleichsmäßigen sind seit langem Spillwinden bekannt. Spillwinden weisen ein Seilspill auf, um die das Seil zunächst geschlungen ist und erst anschließend auf einer Seiltrommel aufgewickelt wird. Die Zugkraft des Seilspills ist von der anhängenden Last abhängig.
Mittels der Seiltrommel wird das Seil zum Spillkopf vorgespannt, um an diesem das notwendige Reibmoment sicherzustellen.
Die Zugkraft kann bei mechanischen Winden auch vergleichmäßigt werden, indem die Motordrehzahl des Antriebs verändert wird. Bei hydraulischen Winden können zu diesem Zweck Steuerventile vorgesehen sein. Eine derartige hydraulische Winde ist beispielsweise aus DE 26 16 470 A1 bekannt. Aufbau und Integration der Winde in einen Hydraulikreislauf sind relativ aufwändig. Zur Regelung der Sinkgeschwindigkeit müssen gegebenenfalls eine Verdrängerpumpe und ein Drosselventil mit einstellbarer Drosselleistung vorgesehen sein.
Ferner sind die genannten Winden häufig mit einer Rutschkupplung ausgestattet, die Verschleiß ausgesetzt ist und im Betrieb Geräusche verursachen kann. Ist die Messung der Seillänge erforderlich, müssen zusätzliche Bauteile vorgesehen werden. Insbesondere wenn die Ermittlung der tatsächlichen abgerollten Seillänge zwingend erforderlich ist, die Ermittlung auch bei unvorhergesehenen Ereignissen sichergestellt sein muss, eine Referenzierung möglich sein soll oder die Seillängenbestimmung aus Sicherheitsgründen redundant erfolgen soll, sind aufwändige konstruktive Maßnahmen erforderlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung es ist daher, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und eine Seiltrommel für eine Spillwinde zu verbessern, die insbesondere als Rettungswinde für Hubschrauber vorgesehen ist.
Die Aufgabe wird durch eine Seiltrommel für eine Spillwinde gelöst, die einen Trommelzylinder zum Aufrollen eines Seils, einen vom Spillantrieb unabhängigen, elektronisch regelbaren elektrischen Trommelantrieb zur Drehung des Trommelzylinders, eine Seilführung mit einem Führungsmittel zur axial gerichteten Zuführung des Seils auf den Trommelzylinder, einen Seilführungsantrieb zur Axialverschiebung des richtungsumkehrenden Führungsmittels, eine Spindel, die mit einem Schiffchen als das ihr verschiebbare Führungsmittel den Seilführungsantrieb bildet, wobei die Spindel eine Spindelsteigung aufweist, die in einem Mittenbereich konstant ist und an den Spindelenden abnimmt, und ein Kopplungsglied zur drehphasenfesten Kopplung des Seilführungsantriebs an den Trommelzylinder oder an den Trommelantrieb aufweist.
Eine derartige Seiltrommel bedarf keiner mechanischen Kopplung an ein Spill, so dass der Herstellungs- und Transportaufwand der einzelnen Komponenten reduziert ist und aufgrund der nahezu lastfreien Auf-/Abwicklung nur geringen Verschleiß unterliegt und damit die Standzeit der Spillwinde erheblich verlängert.
Der Trommelantrieb ist als ein elektrischer Antrieb des Trommelzylinders ausgebildet, wobei der Trommelzylinder den Rotor des elektrischen Antriebs darstellen kann. Der Stator kann als Teil eines Gehäuses, in das die Seiltrommel einsetzbar ist, ausgebildet sein. Er ist vorzugsweise elektronisch regelbar.
Ein elektronisch geregelter Trommelantrieb ist vorzugsweise so geregelt, dass er eine konstante Seilzugkraft beim Wickeln in allen möglichen Wicklungslagen erzeugt. Am Spill einer Spillwinde mit einer erfindungsgemäßen Seiltrommel ist damit sichergestellt, dass das Seil stets die für den Spillantrieb erforderliche Reibung aufweist.
Der Trommelzylinder ist als ein kreiszylindrischer Hohl- oder Vollkörper ausgebildet, der vorzugsweise an seinen Stirnflächen mit Borden versehen ist, um eine Seitenführung für das aufzuwickelnde Seil in mehreren radial übereinander angeordneten Seillagen zu gewährleisten.
Auf dem Trommelzylinder ist das Seil in mehreren Seillagen aufrollbar. Als Seile können beispielsweise besonders für hohe Lasten Stahlseile oder aber auch Kunststoffseile beispielsweise aus Polyethylen aufgerollt werden.
Zur geordneten Zuführung des Seils weist die Seiltrommel eine Seilführung mit einem Führungsmittel auf. Das Führungsmittel stellt sicher, dass das Seil nicht auf der Seiltrommel aufgehaspelt wird, sondern eine Anordnung in gleichmäßigen Seillagen erfolgt, wobei in jeder Seillage die Windungen aneinander anliegen oder konstant voneinander in Spuren beabstandet sind. Das Führungsmittel ist über einen Seilführungsantrieb axial verschiebbar und über ein Kopplungsglied mit dem Trommelantrieb über ein festes Übersetzungsverhältnis verbunden.
Der Seilführungsantrieb ist als ein Spindelantrieb mit einer Spindel ausgebildet, auf der beispielsweise eine Spindelmutter in Form eines Schiffchens als das Führungsmittel geführt ist. Die Spindel wandelt die durch das Kopplungsglied verursachte Drehbewegung in eine translatorische Axialbewegung. In der einfachsten Bauweise ist die Spindel als eine Gewindestange mit einem Flachgewinde ausgebildet. Für den genannten Einsatzzweck eignen sich Kugelgewindetriebe, die eine hohe Positioniergenauigkeit und einen reibungsarmen Lauf ermöglichen. Auch ein Rollengewindetrieb kann vorgesehen sein. Eine als Kreuzspindel ausgelegte Spindel ermöglicht bei gleicher Spindeldrehrichtung durch einen rückläufigen Gewindegang das Hin- und Herlaufen des Schiffchens.
Dadurch dass der Spindelantrieb drehphasenfest mit dem Trommelantrieb verbunden ist, sind im Bereich der Umlenkung des Schiffchens besondere Maßnahmen erforderlich, um auch trommelendseitig eine gleichmäßige Aufwicklung des Seils zu gewährleisten. Dazu ist vorgesehen, die Spindelsteigung über die axiale Länge der Spindel zu verändern. Während die Spindelsteigung in einem Mittenbereich konstant ist, wird sie an den Umlenkpunkten verringert, um sicherzustellen, dass beim Aufwickeln die untere Seillage zunächst vollständig abgeschlossen wird und die nächste, darüber liegende Seillage nicht versetzt beginnt. Damit wird die gesamte Trommelbreite genutzt. Der axiale Vorschub wird daher an den Endpunkten so begrenzt, dass das Schiffchen für genau zwei Trommelumdrehungen im Bereich der Endpunkte verweilt. Damit wird die Steigerung halbiert.
Das Kopplungsglied verbindet die beiden Antriebe derart, dass sie drehphasenfest gekoppelt sind. Unter einer drehphasenfesten Kopplung wird verstanden, dass die beiden Rotoren der Antriebe eine definierte Phasenbeziehung zueinander aufweisen, so dass bei Kenntnis der Phasenlage eines Rotors die Winkelstellung des anderen Rotors bekannt ist. Damit ist jeder Winkellage des Seilführungsantriebs genau eine Winkellage des Trommelzylinders eineindeutig zugeordnet ist, wobei die Winkellagen über 360° hinausgehend zu betrachten sind. Die Anzahl der Umdrehungen des Trommelzylinders stehen daher in einer festen Beziehung zur Anzahl der Umdrehungen des Rotors des Seilführungsantriebs (1:1, 1:n oder m:n). Bei einer 1:1-Übersetzung und gleich großen ineinander greifenden Zahnrädern drehen sich diese synchron, wenn auch mit entgegengesetztem Drehsinn. Der Rotor des Seilführungsantriebs ist als Gewindespindel ausgebildet und definiert eine Axialposition einer auf der Gewindespindel angeordneten Spindelmutter oder eines Schlittens.
Das Kopplungsmittel selbst kann eine Übersetzung vermitteln, sofern diese Vermittlung phasentreu ist. Die Drehgeschwindigkeiten der Antriebe sind folglich stets proportional zueinander. Vorteilhafterweise lassen sich Winkellagegeber am Trommelzylinder oder am Trommelantrieb anordnen, so dass die Seilführung allein aus mechanischen Komponenten aufgebaut werden kann. Dies vereinfacht die Herstellung und lässt den Anschluss von Kabeln an dieser Baugruppe entfallen.
Die Seiltrommel gewährleistet mit der Seilführung, dass unter allen Umständen eine definierte Aufwicklung des Seils auf die Seiltrommel erfolgt. Da die Anzahl der Windungen pro Seillage und der Trommelzylinderradius bekannt sind, steht die abgerollte Seillänge in einem eindeutigen Zusammenhang zur Phasenlage des Trommelzylinders. Die Seillängenermittlung kann deshalb vorteilhafterweise innerhalb der Seiltrommel erfolgen. Eine Erfassung an einem etwaigen Spillantrieb bedarf es nicht, so dass das Seilspill deutlich einfacher ausgelegt werden kann.
Die Phasenlage des Trommelzylinders lässt sich auf einfache Weise bestimmen. In einer ersten Ausgestaltung kann die Seillänge durch Einsatz eines Schrittmotors und eines daran angeschlossenen Rechenwerks errechnet werden. In einer besonders einfachen Ausführung der Seiltrommel kann dann auf weitere Sensoren verzichtet werden.
In einer anderen Ausgestaltung weist die Seiltrommel einen oder mehrere zusätzliche Sensoren zur Erfassung der Winkellage, der Geschwindigkeit, der Seilumlenkpunkte und/oder der Endpunkte des Seils auf. Sie können zum Abgleich, zur Bestimmung von Referenzpositionen, aus Redundanzgründen, zur Bestimmung der Seillänge oder der Abrollgeschwindigkeit vorgesehen sein. Die Sensoren können als Winkellagegeber, Tachogeneratoren oder Positionssensoren zur Ermittlung der Seilendpositionen ausgebildet sein. Neben oder anstatt elektromagnetischer Messumformer zur Winkellagensignalisierung können beispielsweise auch Inkrementalgeber einen Teil der benötigten Größen erfassen. Ist die Seiltrommel Teil einer Spillwinde, kann am Spillantrieb auf diese Sensoren verzichtet werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Trommelantrieb so ausgestaltet ist, dass er diese Sensoren für seinen Betrieb benötigt, so dass die Anzahl der Sensorelemente in der Spillwinde insgesamt reduziert werden kann.
Durch die Proportionalität der Drehgeschwindigkeiten des Trommelantriebs und des Seilführungsantriebs stehen diese in einem festgelegten Winkelverhältnis zueinander, so dass die Erfassung der Seillänge nicht nur am Seilführungsantrieb, sondern auch am elektrischen Trommelantrieb möglich ist. Der Seilführungsantrieb kann somit allein aus mechanischen Bauteilen bestehen. Eine Kabelzuführung zum Seilführungsantrieb kann entfallen. Durch die Positionierung des Winkellagegebers am Stator kann eine Bündelung der Kabel erfolgen, die den Aufbau der Seiltrommel vereinfacht.
Besonders bevorzugt ist der Winkellagengeber als ein Resolver ausgebildet. Dieser kann die Messwerte über die Rotorstellung induktiv übertragen und damit verschleißfrei arbeiten. Der Resolver liefert Absolutwerte als Messwerte und erfordert deswegen innerhalb einer 360°-Umdrehung keinen Abgleich mit einem festzulegenden Referenzpunkt.
In einer Variante der Erfindung ist der elektrische Trommelantrieb als ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor) ausgebildet. In diesem Fall können dessen Sensoren, die zur Bestimmung des Kommutierungszeitpunkts dienen, zusätzlich dazu genutzt werden, die Phasenlage des Trommelzylinders zu erfassen und damit die abgewickelte Seillänge zu bestimmen. Besonders vorteilhaft ist es, den BLDC-Motor mit einer Vektorregelung zu betreiben, um eine hohe Positioniergenauigkeit zu erreichen.
Prinzipiell ist die erfindungsgemäße Seiltrommel mit verschiedenen elektrischen Antrieben antreibbar. Eine besonders feste, den Schlupf und das Spiel minimierende Kopplung der beiden Antriebe gelingt, wenn sie einen Direktantrieb bilden, sich also mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen.
Für die Seiltrommel sind bevorzugt Torquemotore vorgesehen. Torquemotoren weisen aufgrund ihrer hohen Polpaarzahl eine hohe Antriebssteifigkeit auf, was für die erfindungsgemäße Drehphasenfestigkeit von Vorteil ist. Sie bauen auch sehr kompakt, so dass sie gut in Land- oder Luftfahrzeugen unter beengten Raumverhältnissen einsetzbar sind. Eine Winde mit einer Seiltrommel, die von einem Torquemotor angetrieben wird, eignet sich besonders für Rettungsfahrzeuge, für die Wartungsarmut und Zuverlässigkeit vorausgesetzt werden. Eine gute Alternative zu Torquemotore sind Motore mit einem zusätzlichen Getriebe, das mit dem Motor eine dem Kopplungsglied vorgeschaltete Baugruppe bildet.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der elektrische Antrieb koaxial zum Trommelzylinder angeordnet. Dabei kann der Antrieb seitlich an den Trommelzylinder angeflanscht sein und damit auch einen größeren Durchmesser als der Trommelzylinder aufweisen, was insbesondere für hohe Leistungen erforderlich sein kann und eine leichtere Kühlung ermöglicht. Alternativ ist der Trommelzylinder als ein Hohlzylinder ausgebildet, in den der elektrische Antrieb teilweise oder vollständig integriert ist.
Der elektrische Antrieb kann auch extern angeordnet sein und sein Drehmoment über ein in dem als Hohlzylinder ausgebildeten Trommelzylinder angeordnetes Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe oder ein Harmonic Drive Getriebe, auf die Seiltrommel übertragen. Für kleine Hubleistungen kann auch ein Schneckengetriebe ausreichend sein. Das Kopplungsglied kann ebenfalls als ein Planetengetriebe ausgebildet sein. Alternativ ist das Kopplungsglied ein Umschlingungstrieb, der beispielsweise einen Zahnriemen oder eine Kette aufweist. Eine weitere Alternative ist eine Zahnradbaugruppe als Kopplungsglied, die sich im Gegensatz zu den Umschlingungsmitteln nicht längt und aufgrund der stets kämmenden Zähne mit wenig Drehspiel behaftet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, den elektrischen Antrieb und damit den Trommelzylinder mittels einer elektrisch öffnenden, jeder belastenden Haltebremse zu sichern. Eine verschleißbehaftete Rutschkupplung ist nicht vorgesehen, da deren Funktion von der integrierten Drehmomentregelung des oben angeführten Antriebssystems übernommen wird.
Für die gleichmäßige Aufwicklung des Seils ist es vorteilhaft, dass die Seilführung Sensoren zur Erkennung der Laufrichtung des Seils aufweist. Erreicht das Seil einen Rand des Trommelzylinders, kann eine Umkehrung der Laufrichtung des Führungsmittels erfolgen. Die Sensoren können Teil der Seilführung sein, indem sie beispielsweise axial endseitig am Seilführungsantrieb angeordnet sind. Sie können aber auch als optische Sensoren berührungslos von außen die Position der Seilführung detektieren.
Anstelle von Sensoren oder zusätzlich zu diesen kann die Bewegung des Führungsmittels auch durch mechanische Zwangsmittel derart vorgegeben sein, dass eine automatische Richtungsumkehr an den Endpunkten erfolgt.
In einer nächsten Ausgestaltung ist die Seilführung mit einer Stützrolle zur Führung des Seils am Schiffchen versehen. Die Stützrolle vergleichmäßigt die Belastungen und verhindert, dass Einlaufspuren entstehen. Vorzugsweise ist auf jeder Axialseite des Schiffchens jeweils zumindest eine Stützrolle angeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Seiltrommel einen Winkellagengeber auf, dessen Signal dazu genutzt wird, die Länge des abgewickelten Seils rechnerisch zu ermitteln. Dazu ist der Winkellagengeber mit einer Auswerteelektronik als einem Rechenwerk verbunden, das entweder einen Teil der Seiltrommel bildet oder extern angeordnet ist. Alternativ wird die Seillänge direkt aus der Regelung des Trommelantriebs errechnet. Beide Ausgestaltungen ermöglichen ein Verfahren, die Seillänge kontinuierlich zu ermitteln. Die Seillängenermittlung ist aufgrund der drehfesten Kopplung der Antriebe zuverlässig möglich.
Die Seiltrommel kann dennoch zusätzlich mit einer separaten Einrichtung zur Erfassung des Seilendes ausgestattet sein, um redundant sicherzustellen, dass das Seil nicht vollständig abgewickelt wird. Das Seil ist üblicherweise mit einem Ende fest mit der Seiltrommel verbunden, bevor es aufgewickelt wird. Durch den Trommelantrieb wird im Betrieb das Seil derart kraftbeaufschlagt, dass unabhängig von abgewickelten Seillänge eine konstante Vorspannung gewährleistet ist.
Um das Abwickeln des Seils sicher auf das zulässige Höchstmaß beschränken zu können, ist beispielsweise vorgesehen, im Mantel der Seiltrommel an der Stelle, die dem maximal zulässigen Abwickeln des Seils entspricht, beispielsweise vor dem Beginn der fünft- oder drittletzten Windung des abgewickelten Seils, einen Sensor anzubringen Der Sensor kann ein Abheben des Seils an dieser Stelle detektieren. Hierzu ist beispielsweise ein induktiver Näherungsschalter geeignet. Der Näherungsschalter kann selbst Teil einer Bremsvorrichtung sein oder über weitere Bauteile auf eine Bremseinrichtung einwirken, die ein vollständiges Abwickeln mechanisch unterbindet.
Die Seiltrommel kann Endschalter aufweisen, um eine zu große Abwicklung automatisch zu unterbinden. Zusätzlich kann die Seiltrommel mit Schnittstellen zur Signalweitergabe der Sensoren an eine externe Regelelektronik oder auch zur Anzeige der Betriebsparameter versehen sein.
Die Leistungselektronik kann direkt in die Seiltrommel integriert sein, so dass die Seiltrommel als eine kompakte, vormontierte Einheit verbaubar ist. Sie eignet sich aufgrund dieser geringen Abmessungen und des guten Wirkungsgrades besonders für Außenbordwinden von Hubschraubern. Alternativ kann sie auch am Einbauort vorgesehen werden.
Zusammenfassend stellt die Erfindung eine Seiltrommel bereit, die über das Seil eine ausreichend große Reibkraft an einem Spill bewirkt. Die Reibkraft am Spill ist damit in beiden Wickelrichtungen ausreichend hoch, um die angehängte Last sicher zu heben oder zu senken. Die erfindungsgemäße Seiltrommel eignet sich besonders für Spillwinden, die für mobile Einsätze bestimmt sind.
Die einzige Abbildung zeigt eine Seiltrommel 1 einer nicht weiter dargestellten Spillwinde für einen Hubschrauber. Die Seiltrommel 1 weist einen Trommelzylinder 2 zum Aufrollen eines Seils 3 auf, das in der Regel als ein Stahlseil ausgebildet ist. Vom Seil 3 ist nur ein Teil der ersten Seillage dargestellt. Das eine Seilende ist am Mantel des Trommelzylinders 2 über ein nicht gezeigtes Schloss in Form einer Klemme kraftschlüssig gesichert.
Der Trommelzylinder 2 weist einen zylindrischen Mantel auf, auf dessen Radialaußenfläche das Seil 3 lagenweise aufgewickelt wird. Axial ist der Mantel durch eine ringscheibenförmige und eine ringförmige Trommelzylinderwand begrenzt, die jeweils einen begrenzenden Bord 12 bilden. um die Stapelung mehrerer radial übereinander angeordneter Seillagen zu ermöglichen. Damit die erste Seillage über die gesamte Trommelbreite aufgewickelt werden kann, ist das Schloss an einer der Borde 12 oder zumindest nahe zu ihnen angeordnet.
Der Trommelzylinder 2 wird über einen als Torquemotor ausgebildeten elektrischen Trommelantrieb 4 angetrieben. Der Trommelantrieb 4 ist teilweise innerhalb des als Hohlzylinder ausgebildeten Trommelzylinders 2 angeordnet und ragt einseitig aus dem Trommelzylinder 2 hervor. Der Trommelzylinder 2 ist drehfest mit dem Rotor des Trommelantrieb 4 verbunden und wird über einen Inverter aus dem 28 V-Gleichspannungsbordnetz oder dem 115 V-Wechselstromnetz mit Energie versorgt. Der elektrische Trommelantrieb 4 ist elektronisch geregelt.
Aufgrund der gleichmäßigen Wicklung wird die Drehgeschwindigkeit des Trommelantriebs 4 innerhalb der gleichen Seillage nicht angepasst, um einen konstanten Zug zu gewährleisten. Beim Wechsel auf die nächste Seillage wird die Konstanz der Zugspannung durch Anpassung des Drehmoments des Trommelzylinders 2 und damit durch Anpassung der Drehzahl des Trommelantriebs 4 bewirkt. Bei etwa zehn Seillagen erfolgt eine Reduzierung der Drehzahl von der innersten auf die äußerste Seillage um etwa die Hälfte; gleichzeitig steigt das erforderliche Drehmoment auf etwa das Doppelte.
Durch die konstante Zugspannung ist sichergestellt, dass in allen Betriebszuständen genügend Reibmoment zwischen dem Seil 3 und dem nicht dargestellten Spill der Spillwinde zur Verfügung steht. Das Seil 3 umschließt daher das Spill so eng, dass die erforderliche Reibung stets hoch genug ist, um die Antriebskraft des Spills auf das Seil 3 zu übertragen.
Die Drehbewegung des Trommelzylinders 2 wird über ein Kopplungsglied 8 auf einen Seilführungsantrieb 7 einer Seilführung 5 übertragen. Der Seilführungsantrieb 7 weist eine Spindel 17 mit einem Schiffchen 16 als Führungsmittel 6 und einem endseitigen, nicht dargestellten Zahnrad auf, das mit dem als eine Zahnradbaugruppe 18 ausgebildeten Kopplungsglied 8 die Spindel 17 drehphasenfest mit dem Trommelzylinder 2 verbindet. Die Bewegung des auf der Spindel 17 angeordneten Führungsmittels 6 erfolgt damit „synchron” zur Trommeldrehzahl. Dazu übersetzt die Zahnradbaugruppe 18 die durch den Trommelantrieb 4 auf den Seilführungsantrieb 7 ausgeübte Drehbewegung. Sie stellt dadurch eine Axialbewegung des Schiffchens 16 sicher, die der Gewindesteigung der Spindel 17, und dem Trommeldurchmesser angepasst ist. Die Übersetzung ist so gewählt, dass das Schiffchen 16 stets radial über dem Abschnitt des Trommelzylinders 2 positioniert ist, der der Sollspur des Seils 3 entspricht. Dadurch erfolgt eine dichte Wicklung mit fester Anzahl der Umschlingungen je Seillage.
Die Spindel 17 weist in einem Mittenbereich 11 über die Trommelbreite einen konstanten Gewindegang auf. Lediglich an den Spindelenden 13 und 15 nimmt die Spindelsteigung derart ab, dass das Schiffchen 16 für zwei Umdrehungen des Trommelzylinders 2 in der jeweiligen Endposition verbleibt oder der Vorschub zumindest soweit verringert ist, dass auch am Trommelrand eine komplette Füllung der Seillage sichergestellt ist. Das Wickelbild wird dadurch verbessert.
Zur weiteren Verbesserung der Seilzuführung sind am Schiffchen 16 zwei Stützrollen 19, 21 angeordnet. Die Stützrollen 19, 21 führen das Seil 3, bewirken eine gleichmäßige Abstützung und können somit Einlaufspuren verhindern oder zumindest verringern.
Zur Ermittlung der Seillänge dient ein als Resolver ausgebildeter Winkellagegeber 14. Der Winkellagegeber 14 ist am Trommelantrieb 4 angeordnet und erfasst die Drehwinkelstellung des Rotors in einem periodischen Bereich von 0° bis 360°, und auch die Anzahl der erfolgten Umdrehungen. Die Seillage, die gerade abgewickelt wird, wird durch die Spindelsensoren 9, 10 erfasst und in einer nicht dargestellten elektronsichen Baueinheit gespeichert. Die Länge des abgerollten Seils 3 kann dann nicht nur auf einfache Weise und ohne das Seilspill ermittelt werden. Die Längenermittlung ist auch gegenüber unvorhergesehenen Ereignissen besonders fehlerunanfällig, da der Resolver die Absolutposition des Rotors erfasst und nicht wie Inkrementalgeber einer Referenzierung bedarf. Ferner kann eine kontinuierliche Ermittlung der Seillänge erfolgen. Der Resolver wird gleichzeitig zur Pulsweitenmodulationsansteuerung genutzt.
Die Spindelsensoren 9 und 10 sind an den Endpunkten der Spindel 17 angeordnet und erfassen das Umschalten der Laufrichtung des Schiffchens 16. Ein weiterer Sensor, der vorliegend auch als Schalter fungiert, stellt redundant zur rechnerischen Seillängenerfassung als Mittel 20 zur Seilendeerkennung sicher, dass in jedem Fall eine vorgegebene Mindestanzahl an Umschlingungen auf dem Trommelzylinder 2 verbleibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2616470 A1 [0004]

Claims

Seiltrommel (1) für eine Spillwinde, aufweisend – einen Trommelzylinder (2) zum Aufrollen eines Seils (3), – einen elektronisch regelbaren, elektrischen Trommelantrieb (4) zur Drehung des Trommelzylinders (2), – eine Seilführung (5), welche ein Führungsmittel (6) zur axial gerichteten Zuführung des Seils (3) auf den Trommelzylinder (2) aufweist, – einen Seilführungsantrieb (7) zur Axialverschiebung eines richtungsumkehrbaren Führungsmittels (6), – eine Spindel (17), die mit einem Schiffchen (16) als das ihr verschiebbare Führungsmittel (6) den Seilführungsantrieb (7) bildet, wobei die Spindel (17) eine Spindelsteigung aufweist, die in einem Mittenbereich (11) konstant ist und an den Spindelenden (13, 15) abnimmt, und – ein Kopplungsglied (8), das den Seilführungsantrieb (7) an den Trommelzylinder (2) oder an den Trommelantrieb (4) drehphasenfest koppelt.
Seiltrommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsglied (8) als eine Zahnradgruppe (18) oder als ein Umschlingungstrieb ausgebildet ist.
Seiltrommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (1) eine Sensorik zur Erkennung der Richtungsumkehr des Führungsmittels (6) aufweist.
Seiltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelantrieb (4) als ein bürstenloser Gleichstrommotor mit einem Winkellagegeber (14) ausgebildet ist.
Seitrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelantrieb (2) als ein Torquemotor oder als ein Baugruppe aus einem Motor und einem Getriebe ausgebildet ist.
Seitrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelantrieb (4) in den Trommelzylinder (2) integriert ist.
Seiltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (1) Mittel (20) zur Seilendeerkennung aufweist.
Seiltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelantrieb (4) über eine Steuerelektronik so beaufschlagt ist, dass die Seilzugkraft über die sich verändernde Wicklungsdicke konstant ist.
Seiltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (1) einen Winkellagegeber (14) oder einen regelbaren Trommelantrieb (4) aufweist und zur Seillängenermittlung aus dem Phasensignal des Winkellagegebers (14) oder aus der Regelung mit einer Auswerteelektronik verbunden ist.
Verwendung einer Seiltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Außenbordwinde oder einer innenbordwinde eines Hubschraubers.