DE102012024451A1

DE102012024451A1 - Befestigungsvorrichtung für ein Seilende

Info

Publication number: DE102012024451A1
Application number: DE102012024451.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Pott; Valentin Schmidt
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: DE102012024451B4

Abstract

Beschrieben wird eine Befestigungsvorrichtung für ein Seilende eines Zuglasten ausgesetzten Seils, mit einem Abstützkörper, um den ein an das Seilende mittel- oder unmittelbar angrenzender Abschnitt des Seils zumindest bereichsweise anlegbar ist und der mittel- oder unmittelbar mit einer Verbindungsstruktur zum Fügen an ein Maschinenelement verbunden ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Abstützkörper über eine Längserstreckung sowie zwei sich in Längserstreckung gegenüberliegende Körperenden verfügt, die mit wenigstens einem Gehäuseteil verbunden sind, das den Abstützkörper ansonsten berührungsfrei, zumindest teilweise umgibt. Das Seilende ist in einem Bereich zwischen den Körperenden an den Abstützkörper gefügt, wobei der unmittelbar am Seilende angrenzende Abschnitt des Seils mit wenigstens einer Seilwicklung um den Abstützkörper quer zu dessen Längserstreckung anliegt. Zudem ist ein hülsenförmiges Seilzentriermittel vorgesehen, das Teil des wenigstens einen Gehäuseteils ist oder das mit diesem mittel- oder unmittelbar verbunden ist und über einen zweiseitig offen ausgebildeten Hülsenkanal verfügt, durch den das vom Abstützkörper wegführende Seil verläuft und der eine Kanallängsachse besitzt, die mit einer der Längserstreckung des Abstützkörpers zuordenbaren Längsachse einen Winkel α einschließt, für den gilt: α = 90° ± 45°.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung für ein Seilende eines Zuglasten ausgesetzten Seils, mit einem Abstützkörper, um den ein an das Seilende mittel- oder unmittelbar angrenzender Abschnitt des Seils zumindest bereichsweise anlegbar ist und der mittel- oder unmittelbar mit einer Verbindungsstruktur zum Fügen an ein Maschinenelement gefügt ist.
Stand der Technik
Seile, vorzugsweise in Form von Stahl- oder Kunstfaserseilen, stellen Maschinenelemente dar, die zur Übertragung von Zugkräften über große Distanzen geeignet sind und nicht nur statische Spann- und Tragfunktionen übernehmen, wie bspw. bei Hängebrücken, Seilbahnanlagen etc., sondern auch zur Übertragung dynamischer Zugkräfte in Bewegungssystemen, wie bspw. in Seilrobotern, zum Einsatz kommen. Mit fortschreitender technologischer Entwicklung auch auf dem Gebiet von Seilmaterialien kann die Bruchfestigkeit sowie Zugbelastung von Seilen erheblich gesteigert werden. Die Bruchfestigkeit von Seilen wird jedoch zwangsläufig durch die Ausbildung der Seilendverbindungen begrenzt bzw. verringert. An den Seilendverbindungen unterliegt das Seil, neben den längs des Seilstranges wirkenden Zugkräften, zusätzlichen Belastungen bedingt durch Quer- und Scherkräfte, die durch die Kraftübertragung von Seiten der Seilbefestigung auf das fest eingespannte Seilende einwirken. Je nach konstruktiver Ausgestaltung der Seilendverbindungen tragen die damit auf das Seil einwirkenden Belastungen zu einer Verringerung der Bruchlast von bis zu 80% bei.
Für die Endverbindung von Stahlseilen sind vielfältige Lösungen bekannt, von denen die meisten auf dem Klemmprinzip beruhen, bei dem der Endbereich eines Stahlseiles um einen Umlenkkörper, bspw. in Form einer Kausche, gelegt wird. Das um den Umlenkkörper umgelegte Seilende wird mit Hilfe einer geeignet ausgebildeten Klemmverbindung an einen Seilabschnitt, der zum Umlenkkörper hinführt, fest gefügt.
Die meisten bekannten Stahlseilendverbindungen beruhen auf dem reibungsbehafteten Klemmprinzips, bspw. mit Hilfe von Kauschen, Klampen oder Pressklemmen, und ermöglichen durch Vorsehen einer geeigneten Verbindungsstruktur, bspw. in Form eines Bolzens oder einer Öse, die Verbindung der Stahlseilendverbindung mit einem Maschinenelement, bspw. in Form eines Festlagers.
An dieser Stelle sei aus Gründen der Vollständigkeit auch die Verbindungstechnik des Spleißens genannt, die im Allgemeinen als seilschonender, aber auch komplizierter zu implementieren gilt.
Die für Stahlseile bekannten Endverbindungstechniken sind jedoch nur bedingt für aus Kunststofffaser bestehende Seile bzw. Seilstränge anwendbar, zumal vor allem Seilendendverbinder, die im Wege einer Seilklemmung bzw. Pressung im Wesentlichen auf Reibungseffekten beruhen, bei Kunststofffaserseilen aufgrund ihrer sehr niedrigen Oberflächenreibung weniger bis hin zu überhaupt nicht effektiv einsetzbar sind.
Eine Seilendverbindung für hochfeste Kunststofffaserseilenden ist der US-Schrift US 5,039,255 zu entnehmen. Zur Befestigung des Seilendes ist der Faserverbund im Endbereich des Kunststoffseils zur Ausbildung wenigstens zweier getrennter Kunstfaserseilstränge aufgetrennt, die beidseitig um ein starres stiftförmiges Element umlegt werden. Zu Zwecken einer festen Fügung beider Kunstfaserseilstränge an die Außenkontur des starren stiftförmigen Elementes sind zwei sich innerhalb eines Gehäuses abstützende, aus elastischem Material bestehende Halteelemente vorgesehen, die das stiftförmige Element entgegen der längs des Seiles wirkenden Zugkraft abstützen und zugleich die Kunstfaserseilstränge an die Außenkontur des stiftförmigen Elementes drücken. Zu Zwecken einer verbesserten und dauerhaften Fügung beider Kunststofffaserseilstränge um das starre stiftförmig ausgebildete Element werden diese mit Hilfe eines geeigneten Harzes mit der Oberfläche des stiftförmigen Elementes verklebt.
Eine weitere Seilendverbindung für ein aus flexiblen Einzelfasern bestehendes Seil ist der US 5,611,636 zu entnehmen, bei der um das Faserteilende ein starres Hülsenteil geschoben ist, das über eine sich in Richtung des Seilendes erweiternde Innenkontur verfügt. Der innerhalb der Hülse befindliche Seilendabschnitt ist entflochten, d. h. die einzelnen Kunststofffaserstränge sind vereinzelt und füllen den konischen Innenraum der Hülse in Gestalt einer Quaste aus. Zusätzlich ist der konische Innenraum mit einem selbstaushärtenden Harz verfüllt, das dafür sorgt, dass die Einzelfaserbestandteile fest innerhalb der sich verfestigten Harzmatrix fixiert sind.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsvorrichtung für ein Seilende eines Zuglasten ausgesetzten Seils, mit einem Abstützkörper, um den ein an das Seilende mittel- oder unmittelbar angrenzender Abschnitt des Seil zumindest bereichsweise anlegbar ist und der mittel- oder unmittelbar mit einer Verbindungsstruktur zum Fügen an ein Maschinenelement verbunden ist, derart weiterzubilden, dass mit konstruktiv möglichst einfachen Mitteln und Maßnahmen eine sichere Befestigung des Seilendes gewährleistet wird. Die Befestigungsvorrichtung soll insbesondere für die Seilendbefestigung von aus Kunststofffasern bestehenden Seilen geeignet sein, wie sie bspw. als Trag- und Führungsseile in der Seilrobotik eingesetzt werden. Die Befestigungsvorrichtung soll das Seil führen ohne die Bruchfestigkeit des Seils zu beeinflussen.
Eine lösungsgemäße Befestigungsvorrichtung ist im Anspruch 1 angegeben. Die Befestigungsvorrichtung in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie im Weiteren insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
Eine Befestigungsvorrichtung für ein Seilende eines Zuglasten ausgesetzten Seils gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 zeichnet sich lösungsgemäß dadurch aus, dass der mittel- oder unmittelbar mit dem Seil in Wirkverbindung tretende Abstützkörper über eine Längserstreckung sowie zwei sich in Längserstreckung gegenüberliegende Körperenden verfügt, die mit wenigstens einem Gehäuseteil verbunden sind, das den Abstützkörper ansonsten berührungsfrei, zumindest teilweise umgibt. Das Seilende des zu befestigenden Seils ist in einem Bereich zwischen den Körperenden an den Abstützkörper gefügt, wobei der unmittelbar am Seilende angrenzende Seilabschnitt mit wenigstens einer, vorzugsweise mit mehreren Seilwicklungen um den vorzugsweise stab- oder rohrförmig ausgebildeten Abstützkörper quer zu dessen Längserstreckung anliegt. Ferner ist ein hülsenförmiges Seilzentriermittel vorgesehen, das Teil des wenigstens einen Gehäuseteils ist oder das mit dem Gehäuseteil mittel- oder unmittelbar gefügt ist. Das hülsenförmige Seilzentriermittel sieht einen zweiseitig offen ausgebildeten Hülsenkanal vor, durch den das vom Abstützkörper wegführende Seil verläuft und der eine Kanallängsachse besitzt, die mit einer der Längserstreckung des Abstützkörpers zuordenbaren Längsachse einen Winkel α einschließt, für den gilt: α = 90° ± 45°.
Zu Zwecken der Befestigung des Seilendes ist der Abstützkörper stab- oder rohrförmig ausgebildet und verfügt vorzugsweise über eine quer zu dessen Längserstreckung orientierte Öffnung bspw. in Form einer Querbohrung, durch die der am mittel- oder unmittelbaren Seilende angrenzende Abschnitt des Seils hindurchgefädelt ist. Die Querbohrung verfügt über einen Bohrungsdurchmesser, der gleich oder nur unwesentlich größer dem Seildurchmesser ist, den das Seil in einem nicht belasteten Zustand, d. h. frei von längs des Seils wirkenden Zugkräften, besitzt. Das durch die Querbohrung des Abstützkörpers hindurchragende freie Seilende gilt es am oder längs des Abstützkörpers zu fixieren. Im einfachsten Fall wird der durch die Querbohrung hindurchragende Seilendabschnitt in Längserstreckung des Abstützkörpers an dessen Umfangsrand angelegt und mit dem übrigen, vom Abstützkörper wegführenden Seil durch eng an den Abstützkörper quer zu dessen Längserstreckung anliegende Seilwicklungen reibkraftbeaufschlagt fixiert. Selbstverständlich lässt sich die Fixierung alternativ oder in Kombination mit der vorstehenden Fixierweise unter Verwendung eines Klebstoffes realisieren oder unterstützen. Auch ist es möglich am unmittelbaren Seilende einen entsprechenden Knoten anzubringen, dessen Knotendurchmesser signifikant größer als der Bohrungsdurchmesser gewählt ist, wodurch ein Hindurchgleiten des Seilendes durch die Querbohrung vermieden wird.
Um die Bruchfestigkeit des Seils vermindernde, im Bereich der Bohrung auf das Seil einwirkende Quer- bzw. Scherkräfte zu vermeiden bzw. signifikant zu reduzieren, ist es erforderlich, das von dem Abstützkörper wegführende Seil unter Ausbildung wenigstens einer Seilwicklung um den Abstützkörper eng anliegend zu umwickeln. Mehrere Seilwicklungen erhöhen die das Seilende fixierende Reibkraft und reduzieren die auf das tatsächliche Seilende einwirkenden, die Bruchfestigkeit herabsetzenden Scherkräfte. Nach der so genannten Euler-Eytelwein-Formel nimmt die auf das Seilende wirkende Zugkraft bei mehreren um den Abstützkörper vorgesehenen Seilwicklungen exponentiell ab, so dass sich bereits nach wenigen Umwicklungen die auf das Seilende wirkende Zugkraft um mehrere Größenordnungen reduziert hat.
Je nach technischem Einsatzzweck der Befestigungsvorrichtung, bspw. zur Befestigungszwecken von in Seilrobotern eingesetzten Seilen, ist es nahezu unvermeidbar, dass die Zugrichtung der längs des Seils wirkenden Zugkraft veränderlich ist. Um zu vermeiden, dass das unmittelbar vom Abstützkörper wegführende Seil relativ zum Abstützkörper räumlichen Auslenkungen unterworfen ist, die letztlich zu einer zusätzlichen Beanspruchung des Seils zumindest in Teilbereichen längs der mit dem Abstützkörper in Kontakt stehenden Seilwicklungen führt, ist das hülsenförmig ausgebildete Seilzentriermittel vorgesehen, das in einer bevorzugten Ausführungsform Teil des Gehäuseteils ist, mit dem die Körperenden des Abstützkörpers in Wirkverbindung stehen. Unabhängig von der tatsächlichen Ausgestaltungsform des hülsenförmigen Seilzentriermittels sowie des Abstützkörpers – auf konkrete Ausführungsbeispiele wird auf die Figurenbeschreibung im Folgenden verwiesen – stehen beide Komponenten in einer raumfesten Beziehung, so dass der zweiseitig offen ausgebildete Hülsenkanal dem Abstützkörper derart gegenübergelagert ist, dass die Hülsenkanallängsachse vorzugsweise orthogonal zur Längserstreckung des Abstützkörpers orientiert ist. Auf diese Weise kann das vom Abstützkörper wegführende Seil geradlinig, d. h. ohne signifikante Querbelastungen direkt durch den Hülsenkanal hindurchfährt geführt werden, in dem es räumlich relativ zum Abstützkörper zusätzlich zentriert wird.
Um zu vermeiden, dass das durch den Hülsenkanal verlaufende Seil einen reibungsbedingten Seilverschleiß unterliegt, weist die Innenkontur des Hülsenkanals in einer bevorzugten Ausführungsform einen Kanallängsschnitt auf, der in Art der Kontur einer Sanduhr bzw. eines Rotationshyperboloids nachgebildet ist. Die Innenkontur des Hülsenkanals weist keinerlei scharfe Kanten auf und besitzt einen kleinsten Hülsenkanaldurchmesser, der wenigstens dem 0,9-fachen des Seildurchmessers bis maximal dem Doppelten des Seildurchmessers entspricht und die räumliche Lage des Seilverlaufs relativ zum Abstützkörper definiert.
Zur Anbringung der Seilbefestigungsvorrichtung an ein Maschinenelement beliebiger Art, bspw. in Form eines festen mechanischen Gegenlagers, sieht das wenigstens eine Gehäuseteil der Befestigungsvorrichtung eine Verbindungsstruktur vor, die in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel relativ zum Abstützkörper zum zweiseitig offen ausgebildeten Hülsenkanal des hülsenförmigen Seilzentriermittels gegenüber liegend angebracht ist. Vorzugsweise ist die Verbindungsstruktur derart ausgebildet und relativ zum Abstützkörper dem Hülsenkanal derart gegenüberliegend angebracht, so dass die neutrale Faser des Seils im Bereich zwischen dem kleinsten Hülsenkanaldurchmessers und dem Abstützkörper zumindest koaxial zur Wirkverbindung zwischen der Verbindungsstruktur und einem Maschinenelement orientiert ist. Beispielsweise kann die Verbindungsstruktur in Form eines Innen- oder Außengewindes ausgebildet sein, das in eine entsprechend gegenkonturierte Gewindeform zu Zwecken einer einseitigen Befestigung fügbar ist. Selbstverständlich sind beliebig andere Fügetechniken denkbar, wie bspw. Fügen mittels Kleben, Klemmen etc..
Die lösungsgemäße Befestigungsvorrichtung für ein Seilende besticht nicht nur durch ihre kompakte und einfach konstruktive Ausgestaltung, sie vermeidet vor allem die Bruchfestigkeit des Seils herabsetzende Quetschungen am Seilende. Darüber hinaus ermöglicht der über einen kleinsten Kanaldurchmesser verfügende, zweiseitig offen ausgebildete Hülsenkanal eine eindeutige mechanische Bestimmung des Krafteinleitungspunktes, wodurch die mechanische Bestimmtheit mechanischer Systeme, in die die lösungsgemäße Befestigungsvorrichtung implementiert bzw. integriert werden, erhalten bleibt.
Die Befestigungsvorrichtung eignet sich insbesondere zur Seilbefestigung eines Zug- und Halteseils eines wenigstens zwei-, vorzugsweise dreidimensional beweglich angeordneten Seilroboters. Wie die weiteren Ausführungsbeispiele zeigen werden, ist es besonders vorteilhaft die an der Befestigungsvorrichtung vorgesehene Verbindungsstruktur zur Anbringung an ein beliebiges Maschinenelement, zusätzlich mit einem Kardangelenk, Festkörpergelenk, Kugellager, Scharnier oder Kraftsensoren beliebiger Ausgestaltung zu verbinden.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
1a, b Befestigungsvorrichtung bestehend aus drei Komponenten in einer perspektivischen Ansicht sowie Längsschnittdarstellung;
2a, b Illustration der Seilbefestigung am Abstützkörper,
3 Ausführungsvariante der Befestigungsvorrichtung mit lediglich zwei Komponenten;
4a, b, c Befestigungsvorrichtung mit einem an der Verbindungsstruktur angebrachten Kardangelenk.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
1a zeigt eine perspektivische Ansicht einer aus drei Komponenten bestehenden Seilbefestigungsvorrichtung, die zudem in einer Längsschnittdarstellung in 1b illustriert ist. Im Weiteren sei auf beide Illustrationen gleichzeitig Bezug genommen.
Die in den 1a, b illustrierte Befestigungsvorrichtung weist einen bolzenförmig ausgebildeten Abstützkörper 1 auf, der über einen zylinderförmig ausgebildeten Grundkörper verfügt, dessen oberes und unteres Körperende 2, 3 jeweils in Form eines Vierkantelementes ausgebildet sind. Quer zur Längserstreckung L des bolzenförmig ausgebildeten Abstützkörpers 1 ist eine Bohrung 4 eingebracht, die den Abstützkörper 1 vollständig durchragt. Die sich an der Mantelfläche des Abstützkörpers 1 gegenüberliegenden Öffnungen der Querbohrung 4 sind angephast zur Vermeidung scharfer Kanten.
Der Abstützkörper 1 dient zur Befestigung des Seilendes sowie der vorzugsweise mehrfachen Umwicklung des Seils unter Ausbildung wenigstens einer, vorzugsweise mehrerer Seilwicklungen um den Abstützkörper 1. Zur Seilanbringung an den Abstützkörper 1 sei auf die Illustrationen gemäß der 2a, b verwiesen, die den Abstützkörper 1 jeweils in Kombination mit einem Seil 5 in Seitenansicht zeigen. Zur Fixierung des Seils 5 am Abstützkörper 1 wird das Seilende 5' durch die Bohrung 4 gefädelt und gemäß dem in 2a illustrierten Ausführungsbeispiel mit einem Knoten 6 versehen oder gemäß dem in 2b illustrierten Ausführungsbeispiel mit einem Adhäsivkleber 7 am Umfangsrand des Abstützkörpers 1 fest gefügt. Das Seil 5 wird zu Zwecken einer möglichst gleichmäßigen Kraftverteilung längs des Umfangsrandes des Abstützkörpers 1 um den Abstützkörper 1 unter Ausbildung vorzugsweise mehrerer Seilwicklungen umschlungen. Durch die mehrfachen Umwicklungen des Seils 5 um den Abstützkörper 1 ist die auf die tatsächliche Klemm- oder Klebverbindung am Ort der Querbohrung einwirkende Zugkraft vernachlässigbar gering, wodurch Am Seilende keine die Bruchfestigkeit des Seils herabsetzenden Belastungen zum Tragen kommen.
Zurück zu dem in den 1a, b illustrieren Ausführungsbeispiel wird der in der vorstehenden Weise mit dem Seil 5 umwickelte Abstützkörper 1 in ein Gehäuseteil 8 form- und kraftschlüssig gefügt, das im Wesentlichen halbschalenartig ausgebildet ist und einen das Gehäuseteil 8 konkavseitig stirnseitig offen umgebenden Gehäuserand 9 aufweist, der an zwei sich gegenüberliegenden Gehäuserandbereichen jeweils eine Ausnehmung 10, 11 besitzt, die gegenkonturiert zu den vierkantartig ausgebildeten Körperenden 2, 3 des Abstützkörpers 1 ausgeformt sind. Durch die Einpassen der Körperenden 2, 3 in die Ausnehmungen 10, 11 ist ersichtlich, dass der Abstützkörper 1 drehsicher um seine Längserstreckung L innerhalb des Gehäuseteils 8 fügbar ist und somit durch das Seil generierte Momente aufnehmen kann.
Das halbschalenartig ausgebildete Gehäuseteil 8 weist im Bereich einer dem Gehäuseteil zuordenbaren Schalenbodenmitte (siehe insbesondere die Längsschnittdarstellung in 1b) das hülsenförmig ausgebildete Seilzentriermittel 12 auf, das über einen zweiseitig offen ausgebildeten Hülsenkanal 13 verfügt, mit einer Kanallängsachse K, die im dargestellten Ausführungsbeispiel orthogonal zur Längserstreckung L des Abstützkörpers 1 orientiert ist. Der Hülsenkanal 13 weist im längs zur Kanallängsachse K orientierten Längsschnitt eine Innenkontur auf, die vergleichbar ist mit der Innenkontur einer Sanduhr im Bereich ihrer engsten Stelle oder eines Hyperboloidis. Vorzugsweise ist der Hülsenkanal 13 zumindest im Bereich des kleinsten Hülsenkanaldurchmessers von einer um die Kanallängsachse K rotationssymmetrischen Hülsenkanalwand mit einer toroidalen Kanalwandoberfläche umgeben.
Die frei von jeglichen Kanten gestaltete Innenwand des Hülsenkanals dient einer schonenden und zugleich definierten Ausrichtung des von dem Abstützkörper 1 wegführenden Seils. Hierzu ist der kleinste Hülsenkanaldurchmesser im Taillenbereich des Hülsenkanals 13 in Abhängigkeit des Seildurchmessers derart bemessen, so dass das Seil vorzugsweise am Ort des kleinsten Hülsenkanaldurchmessers vollumfänglich von der Hülsenkanalinnenwand berührt und geführt ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Seilaustrittspunkt der Befestigungsvorrichtung klar bestimmt ist. Der kleinste Hülsenkanaldurchmesser kann in vorteilhafter Weise einen Durchmesser aufweisen, der wenigstens den 0,9-fachen des Seildurchmessers bis maximal dem zweifachen des Seildurchmessers entspricht.
In bevorzugter Weise gilt es das Seil 5 an der Abstützstruktur 1 derart zu befestigen, wie dies unter Bezugnahme auf die 2a und b bereits geschildert ist, so dass im gefügten Zustand des Abstützkörpers 1 innerhalb der Gehäuseausnehmungen 10, 11 des Gehäuseteils 8 das Seil möglichst in Kanallängsrichtung K vom Abstützkörper 1 wegführt. Durch die längs des Seils 5 wirkende Seilzugkraft wird, wie aus der 1b ersichtlich, der Abstützkörper 1 selbst zentrierend und formschlüssig kraftbeaufschlagt mit dem Gehäuseteil 8 gefügt.
Aus Gründen einer mechanischen Anbindung der Befestigungsvorrichtung mit einem Maschinenelement bspw. in Form eines mechanisch festen Gegenlagers, ist ein die Halbschalenform des Gehäuseteils 8 rückseitig abschließendes zweites Gehäuseteil 14 vorgesehen, das vorzugsweise mit Hilfe nicht weiter dargestellter Schraubverbindungen an den Gehäuserandbereich 9 des Gehäuseteils 8 fest gefügt wird. Das zweite Gehäuseteil 14 besitzt eine Verbindungsstruktur 15, bspw. in Form eines Innengewindes, zur Anbringung an ein Maschinenelement beliebiger Art.
In bevorzugter Weise sind das erste und zweite Gehäuseteil 8, 14 derart ausgebildet und miteinander verbunden, so dass die Wirklinie der Seilkraft, die in dem in 1a, b dargestellten Ausführungsbeispiel längs der Kanallängsachse K orientiert ist, mit der der Verbindungsstruktur 15 zuordenbaren Kraftwirkungsachse zusammenfällt. Ändert sich bspw. die Zugrichtung des Seiles außerhalb der Befestigungsvorrichtung, bspw. sei angenommen, dass die in 1a, b illustrierte Befestigungsvorrichtung einseitig fest an ein Fixlager angebracht ist, so verbleibt der Kraftverlauf innerhalb der Befestigungsvorrichtung unverändert, zumal der Krafteinleitungspunkt in die Befestigungsvorrichtung durch den kleinsten Hohlkanaldurchmesser vorgegeben ist.
Selbstverständlich ist es möglich, die am zweiten Gehäuseteil 14 vorgesehene Verbindungsstruktur 15 anstelle eines in den 1a, b gezeigten Innengewindes als Außengewinde, Bajonettverschluss, Klebverbindung, Schweißverbindung etc. auszubilden.
Auch können die Gehäuseteile 8 und 14 anstelle von Schraubverbindungen durch äquivalente Steckverbindungen oder durch eine nicht lösbar feste Verbindung miteinander gefügt sein.
Die in den 1a, b gezeigte Befestigungsvorrichtung zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, dass das Gehäuseteil 8 und das zweite Gehäuseteil 14 die Abstützstruktur 1 mit dem daran angebrachten Seil 5 hermetisch umgibt und somit die Seillagerung vor äußeren Einflüssen schützt.
3 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer lösungsgemäß ausgebildeten Befestigungsvorrichtung, die lediglich aus zwei Komponenten besteht, nämlich einem einstückig ausgebildeten Gehäuseteil 16 und dem Abstützkörper 1, der in das Gehäuseteil 16 axial eingeschoben werden kann. Das Gehäuseteil 16 verfügt über das bereits erläuterte hülsenförmige Seilzentriermittel 12, an das einstückig ein hohlzylinderförmig ausgebildeter Formkörper 17 anschließt, der über ein Innengewinde 18 sowie über Aufnahmenuten 19, 20 verfügt, in die die Kopfenden 2, 3 des Abstützkörpers 1 einfügbar sind. Das Innengewinde 18 dient als Verbindungsstruktur zur Anbringung an ein Maschinenelement, das das Gehäuseteil 16 rückseitig abzuschließen vermag.
Die lösungsgemäß ausgebildete Befestigungsvorrichtung kann auch mit weiteren Komponenten und technischen Funktionselementen erweitert und ergänzt werden, um die Funktionalität der Seilendverbindung zu erhöhen. Eine mögliche Erweiterung, die in vielen Anwendungen, insbesondere in der Seilrobotik von Bedeutung ist, ist die freie räumliche Orientierung des Seils längs der jeweils wirkenden Seilzugrichtung S. In 4a ist die nach Art des Ausführungsbeispiels gemäß der 1a, b ausgeführte Befestigungsvorrichtung B über die Verbindungsstruktur 15 an ein Kardangelenk 21 angebracht. So sei angenommen, dass das Kardangelenk 21 einseitig endseitig längs einer Befestigungsachse 22 fest angebracht ist. Je nach wirkender Seilzugrichtung S kann die Befestigungsvorrichtung B um den Rotationspunkt 23 des Kardangelenkes 21 frei rotieren, wodurch das in die Befestigungsvorrichtung B einmündende Seil geschont wird, zumal keine nennenswerten Reibungen zwischen dem Seil und der Mündungsöffnung des Hülsenkanals auftreten.
Selbstverständlich ist es möglich anstelle des in 4a illustrierten Kardangelenkes 21 gleich wirkende Maschinenelemente vorzusehen, wie bspw. in Form eines Kugelgelenkes, eines Scharniers, eines Festkörpergelenkes oder eines weiteren Seils, das über vergleichbare oder signifikant andere Seileigenschaften verfügt.
In 4b ist eine weitere Ausführungsvariante illustriert, bei der die Befestigungsvorrichtung B über ein Kugellager 24 mit dem Kardangelenk 21 verbunden ist. Anstelle eines Kugellagers 24 kann auch ein Wälzlager vorgesehen sein, das in der Lage ist, die Torsion des Seils aufzunehmen, wodurch die Seilbelastung herabgesetzt und die Seillebensdauer vergrößert werden kann.
Eine sehr wichtige Eigenschaft der Befestigungsvorrichtung B besteht in der Möglichkeit der Ausrichtung der wirkenden Seilkraft axial längs zu einer durch die Verbindungsstruktur 15 vorgebbaren Achse der Kraftwirkung. Dies ermöglicht es die Seilkraft direkt mit einem eindimensionalen Kraftsensor 25 zu messen, der gemäß Ausführungsbeispiel in 4c zwischen der Befestigungsvorrichtung B und dem Kardangelenk 21 zwischengeschaltet ist. In Verbindung mit einer Gelenkstruktur 21 ist es somit möglich, bei jeder erreichbaren Orientierung die Seilkraft direkt und unabhängig zu ermitteln.
Grundsätzlich lässt sich die lösungsgemäße Seilbefestigungsvorrichtung in jede Anwendung implementieren, in der eine Kraftübertragung von einem Seil auf eine mechanische Struktur erforderlich ist. Besonders bevorzugt eignet sich die Befestigungsvorrichtung für den Einsatz in Seilroboter, zumal die Befestigungsvorrichtung, wie vorstehend ausgeführt, eine unkomplizierte Kraftmessung ermöglicht sowie den Seilverschleiß durch Reibungseffekte auf ein Minimum begrenzt.
Bezugszeichenliste

1: Abstützkörper
2, 3: Körperenden
4: Querbohrung
5: Seil
5': Seilende
6: Knoten
7: Klebeverbindung
8: Gehäuseteil
9: Gehäuserand
10, 11: Ausnehmung
12: hülsenförmiges Seilzentriermittel
13: Hülsenkanal
14: zweites Gehäuseteil
15: Verbindungsstruktur
16: Gehäuseteil
17: hohlzylinderförmiger Formkörper
18: Innengewinde
19, 20: Aufnahmenut
21: Kardangelenk
22: Befestigungsachse
23: Rotationspunkt
24: Kugellager
25: Kraftsensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5039255 [0007]
US 5611636 [0008]

Claims

Befestigungsvorrichtung für ein Seilende eines Zuglasten ausgesetzten Seils, mit einem Abstützkörper, um den ein an das Seilende mittel- oder unmittelbar angrenzender Abschnitt des Seils zumindest bereichsweise anlegbar ist und der mittel- oder unmittelbar mit einer Verbindungsstruktur zum Fügen an ein Maschinenelement verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützkörper über eine Längserstreckung sowie zwei sich in Längserstreckung gegenüberliegende Körperenden verfügt, die mit wenigstens einem Gehäuseteil verbunden sind, das den Abstützkörper ansonsten berührungsfrei, zumindest teilweise umgibt, dass das Seilende in einem Bereich zwischen den Körperenden an den Abstützkörper gefügt ist und der unmittelbar am Seilende angrenzende Abschnitt des Seils mit wenigstens einer Seilwicklung um den Abstützkörper quer zu dessen Längserstreckung anliegt, und dass ein hülsenförmiges Seilzentriermittel vorgesehen ist, das Teil des wenigstens einen Gehäuseteils ist oder das mit diesem mittel- oder unmittelbar verbunden ist und über einen zweiseitig offen ausgebildeten Hülsenkanal verfügt, durch den das vom Abstützkörper wegführende Seil verläuft und der eine Kanallängsachse besitzt, die mit einer der Längserstreckung des Abstützkörpers zuordenbaren Längsachse einen Winkel α einschließt, für den gilt: α = 90° ± 45°.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützkörper stab- oder rohrförmig ausgebildet ist und eine quer zu dessen Längserstreckung orientierte Querbohrung aufweist, durch die der mittel- oder unmittelbar am Seilende angrenzende Abschnitt des Seils hindurchgefädelt ist.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperenden des Abstützkörpers jeweils in eine zur Form der Körperenden gegenkonturiert ausgebildete Ausnehmung in dem wenigstens einen Gehäuseteil unter Ausbildung einer Formschlussverbindung einmünden.
Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenkanal längs eines Kanalabschnittes eine Innenkontur nach Art eines Rotationshyperboloids aufweist.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenkanal einen kleinsten Hülsenkanaldurchmesser aufweist, der wenigstens dem 0,9-fachen des Seildurchmesser bis maximal dem 2-fachen des Seildurchmesser entspricht.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenkanal zumindest im Bereich des kleinsten Hülsenkanaldurchmessers von einer um die Kanallängsachse rotationssymmetrischen Hülsenkanalwand mit einer toroidalen oder hyperboloiden Kanalwandoberfläche umgeben ist.
Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens ein Gehäuseteil halbschalenartig ausgebildet ist, mit einem das Gehäuseteil konkavseitig stirnseitig offen umgebenden Gehäuserand, der an zwei sich gegenüberliegenden Gehäuserandbereichen jeweils eine Ausnehmung besitzt, in die die Körperenden des Abstützkörpers unter Ausbildung einer verdrehsicheren Formschlussverbindung einmünden, und dass das halbschalenartige Gehäuseteil im Bereich einer dem Gehäuseteil zuordenbaren Schalenbodenmitte das hülsenförmige Seilzentriermittel aufweist, dessen Hülsenkanal dem Abstützkörper zugewandt orientiert ist.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zweites Gehäuseteil vorgesehen ist, das an den Gehäuserand des wenigstens einen Gehäuseteils lösbar fest fügbar ist, und über die Verbindungsstruktur zum Fügen an ein Maschinenelement verfügt.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine und das wenigstens zweite Gehäuseteil ein den Abstützkörper enthaltenes, inneres Volumen hermetisch umschließen.
Verwendung der Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zur Seilbefestigung eines Zug- und Halteseils eines wenigstens 2-dimensional beweglich angeordneten Seilroboters.
Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstruktur mit wenigstens einem der nachfolgenden Maschinenelementen verbunden ist: Kardangelenk, Kugellager, Kraftsensor, Scharnier, Festkörpergelenk.