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Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem in Form eines Antriebsmoduls zur vertikalen Fortbewegung einer angetriebenen Kabine über mehrere fluchtend angeordnete Trag- und Führungsstrukturen, die mit einer Verzahnung versehen sind.
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Ebenfalls wird ein Verfahren zur Ausführung dieser Vorrichtung beschrieben.
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Mit der
GB 382 107 A ist ein Antriebssystem für einen Aufzug bekannt geworden, bei dem die Kabine über seitlich angeordnet durchlaufende Zahnstangen mittels Antriebsritzel, die durch einen Antriebsmotor angetrieben werden, vertikal verfahren wird.
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Aus
GB 2 130 682 A ergibt sich ein Antrieb für ein Zahnstangenzug bestehend aus einem Motor (
15), der zwei Ritzel (
18) und (
19) antreibt, die wiederum in die Zahnstange (
14) des Hubwerks eingreifen. Die Ritzel (
18) und (
19) werden von einem gemeinsamen Ritzel (
30) auf der Abtriebswelle (
31) des Getriebes (
16) angetrieben, das sich frei in Richtung A bewegen kann. Diese Bewegungsfreiheit ermöglicht es dem Antrieb, sich automatisch so einzustellen, dass der Antrieb gleichmäßig auf die beiden Ritzel (
18) und (
19) übertragen wird. Damit ist ein Getriebe mit einem ersten Zahnrad geschaffen, das sich zwischen dem zweiten und dritten Zahnrad befindet und mit diesem in Eingriff steht, wobei die drei Zahnräder um parallele Achsen rotieren und das erste Zahnrad für eine begrenzte Translationsbewegung relativ zum zweiten und dritten Zahnrad in eine Richtung montiert ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der durch die Achsen des zweiten und dritten Zahnrads definierten Ebene verläuft. In Betreib stellt das erste Zahnrad seine Position in dieser Richtung automatisch so ein, dass das zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad übertragene Drehmoment und das zwischen dem ersten und dem dritten übertragene Drehmoment im Wesentlichen gleich sind. Es dient als Antrieb für ein Zahnstangenhubwerk mit dem zweiten und dritten Zahnrad als Ritzel, die ineinander greifen.
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Die Verwendung von nur einer Zahnstange zur Bewegung von Kabinen mittels eines elektromotorischen Antriebes zeigen die
US 3 415 343 A und die
WO 92/18412 A1 . Die Elektromotoren befinden sich zum einen auf der Rückseite bzw. auf dem Dach der Kabine.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Antriebssystem zu schaffen, welches zur vertikalen Fortbewegung von Kabinen oder dergleichen einen reibungslosen Betrieb bei aus mehreren hintereinander fluchtend angeordneten, einzelnen Führungselementen ermöglicht. Derartige einzelne Führungselemente können beispielsweise bei Turmdrehkränen oder dergleichen eine Verwendung finden, weil hier entsprechende einzelne Segmente zur Vervollständigung aufeinander gesteckt und verbunden werden.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12. Die jeweiligen Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
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Da auf Baustellen, auf denen entsprechende Turmdrehkräne zur Schaffung von Gebäuden oder dergleichen ein rauer Betrieb herrscht, werden insbesondere Teilsegmente gleicher Länge, beispielsweise von einem Turmdrehkran bzw. von Gerüsten in Fixlängen bereitgestellt und auf der Baustelle entsprechend aufeinander aufgebaut. Da derartige Kräne bzw. Gerüste eine immer höhere Ausdehnung annehmen, ist es sinnvoll zur Beförderung des Kranführers bzw. der Bauarbeiter diese nicht die Höhen erklimmen zu lassen, sondern dieses zu automatisieren.
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Dabei wird vorgeschlagen, ein Antriebssystem in Form eines Antriebsmoduls zur vertikalen Fortbewegung für eine durch einen Antriebsmotor angetriebene Kabine oder dergleichen entlang mehrerer hintereinander fluchtend angeordneter Trag- und Führungsstrukturen einzusetzen. Diese Trag- und Führungsstrukturen sind dabei mit einer Verzahnung versehen, um so in Verbindung mit einem Antriebsmodul eine sichere Fortbewegung einer Kabine oder dergleichen zu realisieren. Eine Verzahnung ist deshalb angebracht, weil hier eine Zwangsführung durchgeführt wird und entsprechend Reibradantriebe nicht diese hohe Sicherheit, die gefordert wird, geben können. Deshalb beinhaltet das Antriebsmodul eine Antriebswelle, die an ihren Enden Antriebsritzel aufweist. Diese Antriebsritzel arbeiten mit zwei jeweils neben dem Antriebsritzel angeordneten Übertragungsritzeln zusammen, wobei die Verzahnung der Übertragungsritzel in die Verzahnung der Tragstruktur eingreift. So ist eine Fortbewegung einer Kabine oder dergleichen ohne Probleme auch in vertikaler Richtung möglich.
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Ein derartiges Antriebsmodul kann sowohl unterhalb als auch oberhalb einer Kabine oder dergleichen angeordnet sein. Zur Erhöhung der Sicherheit ist es in einer bevorzugten Ausführungsform möglich, dass die Antriebswelle auf beiden Seiten Antriebsritzel aufweist und so nicht nur in eine einseitige Tragstrukturverzahnung eingreift. Der Antriebsmotor ist dabei mit einem Getriebe ausgestattet. An den Enden ist die Antriebswelle vorzugsweise endseitig jeweils in einer Lagerplatte gelagert. Ebenfalls in der Lagerplatte sind in einer fluchtenden Richtung die Übertragungsritzel über Lager befestigt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Übertragungsritzel und das Antriebsritzel breiter ausgeführt als die Verzahnung der Tragstruktur. Dadurch können Toleranzen in seitlicher Richtung ohne Probleme aufgefangen werden. Bei einem Turmdrehkran, dessen einzelne Turmsegmente eine fixe Länge aufweisen und im Wesentlichen eine quadratische Grundfläche aufweisen, sind die Trag- und Führungsstrukturen entweder innerhalb dieses Turmsegmentes oder außerhalb angebracht. Um jedoch Beschädigungen an den Enden der Trag- und Führungsstruktur zu unterbinden, ist die Längenerstreckung geringer als das Turmsegment als solches. Dadurch entstehen bei aneinander gesetzten Turmsegmenten zwischen den fluchtend angeordneten Trag- und Führungsstrukturen Lücken. Diese Lücken haben jedoch den Vorteil, dass auch hier eine Beschädigung unterbunden wird bzw. das hier Toleranzen nicht zu einer Funktionsunfähigkeit des Antriebssystems führen können.
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Damit jedoch das Antriebssystem diese Lücke beim Vorwärtsbewegen auch ohne Probleme überwinden kann, sind jeweils an den zueinander gerichteten Stirnseiten der Trag- und Führungsstrukturen die Verzahnungen herunter genommen bzw. reduziert worden. Dieses wird dadurch erreicht, dass entsprechende Anlaufschrägen vorhanden sind, die so gestaltet sind, dass die Zahnhöhe stetig abnimmt, bis keine Zahnhöhe mehr vorhanden ist. Diese Anlaufschräge geht dabei über einen Radius in die Stirnseite der Trag- und Führungsstruktur über.
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Damit das Antriebsmodul neben der Lücke der hintereinander angeordneten Trag- und Führungsstrukturen auch diesen größeren Bereich ohne Verzahnung überbrücken kann, ist die Anordnung der beiden Übertragungsräder und deren Größe so ausgewählt, dass aufgrund des dazwischen liegenden Antriebsrades beim Auftauchen einer Lücke ohne Verzahnung stets eines der beiden Übertragungsräder voll im Eingriff mit der Verzahnung einer Tragstruktur steht. Dieses wird insbesondere dadurch erreicht, dass die in vertikaler Richtung ebenfalls fluchtend angeordneten äußeren Übertragungsräder zu dem dazwischen liegenden Antriebsritzel angeordnet sind.
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Um jedoch weitere Toleranzen bzw. aufgrund der Belastung der aufwärts oder abwärts fahrenden Kabine einen Ausgleich zu schaffen, ist die Trag- und Führungsstruktur über Befestigungen an den einzelnen Turmsegmenten vorzugsweise an einer quer ausgerichteten Turmstrebe oder dergleichen nachgiebig oder federnd angeordnet worden. Dabei kann eine derartige Befestigung aus einem Federstahl hergestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform hat es sich ergeben, dass Enden der Federschenkel kraft- und formschlüssig mit der Turmstrebe verbunden werden. Bei der Befestigung ist ebenfalls eine bevorzugte Ausführungsform in Form einer U-förmigen Federanordnung als sinnvoll anzusehen. Dabei ist der Grund der U-förmigen Gestaltung endseitig mit der Trag- und Führungsstruktur kraft- und formschlüssig verbunden. Die Ausführung der Trag- und Führungsstruktur wird vorzugsweise in einer U-förmigen Form für den Führungsbereich einerseits und von diesem in einen abgewinkelten Seitenschenkel aus ist an deren Ende die Verzahnung für die Tragstruktur vorhanden. Somit ist es möglich, dass an der Trag- und Führungsstruktur in mehreren Freiheitsgraden entsprechende Führungsrollen angreifen können, um so eine saubere und sichere Führung des Antriebsmoduls und auch der Kabine zu erreichen. Dafür befindet sich vorzugsweise im oberen Teil der Kabine eine weitere Führungseinheit mit Rollen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von möglichen Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen wiedergegeben.
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Es zeigt:
- 1: Eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebskonzeptes;
- 2: wie 1, jedoch in einer Vorderansicht;
- 3: einen Teilausschnitt in einer perspektivischen Darstellung der Trag- und Führungsstruktur mit einer Befestigung;
- 4: eine komplette Ausführung eines Antriebsmoduls mit einer Kabine und beidseitig angeordneten Trag- und Führungsstrukturen, die an Querstreben befestigt sind, in der Vorderansicht;
- 5: wie 4, jedoch in einer Rückansicht;
- 6: ein Antriebsmodul in einer perspektivischen Darstellung;
- 7: eine Teilansicht des mit übereinander angeordneten Trag- und Führungsstrukturen in Verbindung mit einem Antriebsmodul;
- 8: eine Draufsicht auf eine Seite einer Zusammenwirkung zwischen Trag- und Führungsfunktion.
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Mit der 1 wird in einer Prinzipdarstellung die fluchtende Anordnung von zwei übereinander angeordneten Trag- und Führungsstrukturen 11 mit einer dazwischen befindlichen Lücke wiedergegeben. Mit der oberen Trag- und Führungsstruktur in der 1 ist ein Übertragungsritzel in einer Position dargestellt, bei der die Verzahnung 5 noch nicht in eine Verzahnung 12 der Trag- und Führungsstruktur 11 komplett eingreift. Dagegen ist bei der unteren Trag- und Führungsstruktur 11 die Verzahnung 6 innerhalb der Verzahnung 12 voll im Eingriff. Die Übertragungsritzel 3 und 4 sind mittels Lagern 24 und Achsen 7 und 8 innerhalb einer Lagerplatte 28 gelagert. Ein Ende der Antriebswelle 1 ist ebenfalls innerhalb der Lagerplatte 28 gelagert. Auf der Antriebswelle 1 befindet sich ein Antriebsritzel 2, dessen Verzahnung mit den Verzahnungen der Übertragungsritzel 3 und 4 zusammen wirkt.
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Aus der Darstellung der 2 kann deutlich der Verlauf der Verzahnung 12 am Ende zu einer Stirnseite 15 der Trag- und Führungsstruktur 11 entnommen werden. Dabei nimmt die Verzahnung 12 stetig ab und endet in einer Anlaufschräge 13, die durch einen Übergang in Form eines Radius 14 in die Stirnseite 15 übergeht. Ebenfalls ist aus der 2 deutlich zu entnehmen, dass das Übertragungsritzel 3 bereits die Lücke 9 überwunden hat und mit seiner Verzahnung 5 in die obere Verzahnung 12 anfängt einzugreifen. Dagegen ist das Übertragungsritzel 4 mit seiner Verzahnung 6 noch voll im Eingriff mit der unteren Verzahnung 12. Dieses bedeutet, dass auch bei dem Überfahren der Lücke 9 zwischen den Trag- und Führungsstrukturen 11 stets eines der Übertragungsritzel 3 oder 4 im Eingriff mit der Verzahnung 12 steht. Damit ist ein Überwinden der Lücke 9 gegeben.
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Aus der 7 ist die Lagerplatte 28, die gleichzeitig als Gehäuse 23 ausgebildet ist, zu entnehmen. Dabei ist die Antriebswelle 1 über ein Lager 27 in der Lagerplatte gelagert. Ebenfalls sind in der Lagerplatte 28 Führungsrollen 36 vorhanden, die gegen die Trag- und Führungsstruktur 11 angestellt sind. Dieses kann insbesondere der 8 entnommen werden. Dabei befinden sich im Zusammenwirken mit den Führungsrollen 36 Führungsrollen 35, die im Inneren der U-förmigen Ausbildung der Trag- und Führungsstruktur 11 als Gegenrollen wirken. Diese Führungsrolle 35 ist an einem Rahmen 34 des Antriebsmoduls 19 gelagert. Der 8 kann auch das Übertragungsritzel 3 entnommen werden, welches mit der Trag- und Führungsstruktur 11 zusammen wirkt. Als Gegendruck zu der Führungsrolle 32 ist eine Führungsrolle 33 vorhanden, die beide gegen den auskragenden Schenkel der Tragstruktur 11 angestellt sind.
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Der Aufbau des Antriebsmoduls 19 kann in einer bevorzugten Ausführungsform der 6 entnommen werden. Dabei ist ein Rahmen 34 vorhanden, der zum einen die gesamte Antriebsmechanik beinhaltet und darüber hinaus als Auflager für die Kabine 18 dient. Innerhalb des Rahmens 34 ist ein Antriebmotor 35 in Verbindung mit einem Getriebe dargestellt. Das Getriebe ist so ausgebildet, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Antriebswelle 1 auf beiden Seiten eine Antriebsmechanik in Form von Übertragungsritzeln 3, 4 in Verbindung mit dem Antriebsritzel 2 bildet.
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Die 1 zeigt noch einmal in einer perspektivischen Ansicht die Trag- und Führungsstruktur 11, die über eine Verbindung mit einem Grundschenkel 31 mit der Befestigung 10 an einem ortsfesten Teil, beispielsweise einer Strebe 26 eines Turmsegmentes oder dergleichen, ausgebildet wird. Dabei ist die Befestigung 10 als U-förmige aus Federstahl vorzugsweise gefertigte Einrichtung mit Federschenkeln 16 und 17 dargestellt werden. Dieses kann auch noch einmal insbesondere der 7 entnommen werden, bei der auf der linken Seite zwei übereinander angeordnete Trag- und Führungsstrukturen 11 jeweils an ihren Enden mit den Befestigungen 10 versehen sind.
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Die 4 und 5 geben eine Komplettierung eines Antriebsmoduls 19 mit der Kabine 18 eines Aufzugs in Verbindung mit seitlich angeordneten Trag- und Führungsstrukturen 11 wieder. Dabei sind die Trag- und Führungsstrukturen 11 mittels der Befestigungen 10 an einer Strebe 26 im oberen und unteren Bereich befestigt. Die Kabine 18 ist mit einem Verschluss 20 in Form einer aus zwei Teilen bestehenden Vertikaltür dargestellt worden.
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Die Kabine 18 befindet sich auswechselbar auf dem Antriebsmodul 19 und weist in ihrem oberen Bereich eine Führungseinheit 21 auf jeder Seite auf, die mit den Trag- und Führungsstrukturen 11 auf jeder Seite in Wirkverbindung stehen.
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Aus der 5 kann die rückwärtige Ansicht auf eine komplette Einheit der vorgenannten Art entnommen werden. Der Antriebsmotor 25 wird dabei von einer Energieversorgung 30 über eine Steuerung 29 betrieben. Eine derartige Energieversorgung kann beispielsweise in Form von Akkumulatoren bewerkstelligt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Antriebswelle
- 2.
- Antriebsritzel
- 3.
- Übertragungsritzel
- 4.
- Übertragungsritzel
- 5.
- Verzahnung
- 6.
- Verzahnung
- 7.
- Achse
- 8.
- Achse
- 9.
- Lücke
- 10.
- Befestigung
- 11.
- Trag- und Führungsstruktur
- 12.
- Verzahnung
- 13.
- Anlaufschräge
- 14.
- Radius
- 15.
- Stirnseite
- 16.
- Federschenkel
- 17.
- Federschenkel
- 18.
- Kabine
- 19.
- Antriebsmodul
- 20.
- Verschluss
- 21.
- Führungseinheit
- 22.
- Verbindung
- 23.
- Gehäuse
- 24.
- Lager
- 25.
- Antriebsmotor
- 26.
- Strebe
- 27.
- Lager
- 28.
- Lagerplatte
- 29.
- Steuerung
- 30.
- Energieversorgung
- 31.
- Grundschenkel
- 32.
- Führungsrolle
- 33.
- Führungsrolle
- 34.
- Rahmen
- 35.
- Führungsrolle
- 36.
- Führungsrolle
