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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs einer Seilwinde, auf ein Verfahren zum Betreiben einer Seilwinde, auf eine entsprechende Vorrichtung, auf eine Seilwinde sowie auf ein entsprechendes Computer-Programmprodukt.
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Seilwinden, beispielsweise elektrische Rettungswinden, können über einen Spillantrieb (auch Capstan Drive genannt) und eine Seiltrommel zur Auf- und Abwicklung eines Windenseils verfügen. Dabei kann die Trommel direkt von einem Hauptantrieb mit angetrieben werden, wobei eine durch Wicklungslagen entstehende Drehzahldifferenz mittels einer Rutschkupplung ausgeglichen werden kann.
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Die
DE 10 2012 013 527 A1 betrifft eine elektrisch betriebene Seiltrommel als Hauptbestandteil einer elektrischen Spillwinde, die als Rettungswinde in Hubschrauber einsetzbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs einer Seilwinde, ein Verfahren zum Betreiben einer Seilwinde, eine entsprechende Vorrichtung, eine Seilwinde und ein entsprechendes Computer-Programmprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine Steuerstrategie bzw. Regelungsstrategie oder ein Regelungskonzept für Seilwinden, beispielsweise für elektrische Seilwinden, wie zum Beispiel elektrische Rettungswinden bereitgestellt werden. Anstelle einer Kopplung von Hauptantrieb und Seiltrommel können zwei getrennte Antriebe, beispielsweise elektrische Antriebe, jeweils Motor mit Getriebe, vorgesehen sein, um einen Spillantrieb und eine Seiltrommel unabhängig voneinander anzutreiben. Insbesondere kann hierbei ein Drehmoment an der Seiltrommel erhöht werden, wenn Seilschlupf an dem Spillantrieb festgestellt wird. Genauer gesagt kann beispielsweise ein Seilabschnitt zwischen dem Spillantrieb und der Seiltrommel durch Drehmomenteinstellung an der Seiltrommel auf Zug bzw. Spannung gehalten werden.
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Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung insbesondere aufgrund der Steuerstrategie bzw. des Regelungskonzeptes einer Seilwinde mit einem Windenseil am optimalen Arbeitspunkt betrieben werden, was sowohl einen Verschleiß des Seiles als auch einen Verschleiß in mechanischen Bauteilen der Seilwinde verringern kann. Zudem können Teile eingespart werden, wie beispielsweise eine Rutschkupplung, wobei der Verschleiß eines solchen Teils verhindert werden kann, beispielsweise im Vergleich zu einer starren Kopplung zwischen Trommel und Spillantrieb kann ein variables, zu jeweiligen Betriebssituation passendes Drehmoment und somit eine einfache Anpassung an sich verändernde Rahmenbedingungen realisiert werden. Insbesondere kann auf eine Rutschkupplung verzichtet werden, wobei sowohl ein Verschleiß einer Rutschkupplung vermieden sowie ein Verschleiß des Windenseils reduziert werden kann.
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Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs einer Seilwinde vorgestellt, wobei das Verfahren in Verbindung mit einer Seilwinde ausführbar ist, die eine Spillantriebseinheit zum Einholen eines Seils in die Seilwinde und Ausbringen des Seils aus der Seilwinde, einen Hauptantrieb zum Antreiben der Spillantriebseinheit, eine Seiltrommel zum Aufnehmen des Seils durch Aufwickeln und Abwickeln des Seils, einen Trommelantrieb zum Antreiben der Seiltrommel, wobei der Trommelantrieb und der Hauptantrieb unabhängig voneinander betreibbar sind, und eine Drehzahlmesseinrichtung aufweist, die in einem Seileintrittsabschnitt der Seilwinde angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Einlesen einer ersten Drehzahl, die eine Drehzahl des Hauptantriebs repräsentiert und einer zweiten Drehzahl, die eine von der Drehzahlmesseinrichtung erfasste Drehzahl repräsentiert; und
Bestimmen eines Drehmomentwerts zum Einstellen eines Drehmoments des Trommelantriebs in Abhängigkeit von der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl.
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Die Seilwinde kann als eine elektrische Seilwinde ausgeführt sein. Dabei kann die Seilwinde als eine Rettungswinde oder dergleichen eingesetzt werden. Auch kann die Seilwinde in einem Fahrzeug einbaubar sein, beispielsweise in einem Luftfahrzeug. Der Hauptantrieb kann einen Elektromotor aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann der Trommelantrieb einen Elektromotor aufweisen. Der Trommelantrieb und zusätzlich oder alternativ der Hauptantrieb können auch jeweils ein Getriebe aufweisen. Der Seileintrittsabschnitt kann einen Abschnitt der Seilwinde repräsentieren, in dem das Seil oder Windenseil in die Seilwinde eintritt und zusätzlich oder alternativ aus der Seilwinde austritt. Die Spillantriebseinheit mit dem Hauptantrieb kann bezogen auf eine Seillaufrichtung innerhalb der Seilwinde zwischen der Seiltrommel mit dem Trommelantrieb und dem Seileintrittsabschnitt mit der Drehzahlmesseinrichtung angeordnet sein. Unter der ersten Drehzahl kann ein erster Drehzahlwert und unter der zweiten Drehzahl ein zweiter Drehzahlwert verstanden werden. Die erste Drehzahl kann über eine Schnittstelle zu dem Hautpantrieb oder einer dem Hauptantrieb zugeordneten Erfassungseinrichtung eingelesen werden. Die zweite Drehzahl kann über eine Schnittstelle zu der Drehzahlmesseinrichtung eingelesen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Erfassens der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl aufweisen. Hierbei kann die erste Drehzahl unter Verwendung des Hauptantriebs erfasst werden. Die zweite Drehzahl kann unter Verwendung der Drehzahlmesseinrichtung erfasst werden. Dabei können die erste Drehzahl und die zweite Drehzahl auf einen Referenzdurchmesser bezogen oder normiert sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige Einstellung des Drehmoments auf Basis einer einfach verfügbaren Datengrundlage erreicht werden kann.
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Auch kann das Verfahren einen Schritt des Ermittelns einer Drehzahldifferenz und zusätzlich oder alternativ eines Drehzahlverhältnisses zwischen der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl aufweisen. Hierbei kann im Schritt des Bestimmens der Drehmomentwert in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz und zusätzlich oder alternativ dem Drehzahlverhältnis bestimmt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Schlupf des Seiles an der Spillantriebseinheit auf einfache Weise erkannt und zuverlässig durch Anpassen des Drehmoments an der Trommel beseitigt werden kann.
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Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Durchführens eines Vergleichs einer mathematischen Beziehung oder einer Verknüpfung zwischen der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl mit einem Schwellenwert für die mathematische Beziehung oder die Verknüpfung aufweisen. Hierbei kann im Schritt des Bestimmens der Drehmomentwert in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs bestimmt werden. Bei der mathematischen Beziehung kann es sich um eine Drehzahldifferenz und zusätzlich oder alternativ ein Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl handeln. Dabei kann im Schritt des Durchführens ein Betrag der Drehzahldifferenz mit dem Schwellenwert verglichen werden. Der Schwellenwert kann beispielsweise eine Schlupfgrenze repräsentieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass im Falle einer Überschreitung des Schwellenwertes durch Einstellen des Drehmoments schnell und sicher gegengesteuert werden kann, sodass die mathematische Beziehung den Schwellenwert wieder einhält.
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Insbesondere kann im Schritt des Bestimmens der Drehmomentwert in einem Anfahrzustand der Seilwinde als ein Anfangswert unter Verwendung von zumindest einem seillastabhängigen Vorgabewert bestimmt werden. Hierbei kann im Schritt des Bestimmens eine Nachschlagtabelle mit seillastabhängigen Vorgabewerten verwendet werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auch aus einem Stillstand der Antriebe der Seilwinde heraus bei einem Anfahrvorgang ein Seilschlupf zuverlässig verhindert werden kann.
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Zudem kann das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines Steuersignals zum Ansteuern des Trommelantriebs aufweisen. Dabei kann das Steuersignal den Drehmomentwert repräsentieren. Unter Verwendung des Steuersignals kann der Trommelantrieb betreibbar sein. Dabei kann das Steuersignal insbesondere einen Sollwert für das Drehmoment des Trommelantriebs oder eine Steuergröße oder Regelgröße für das Drehmoment aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auf einfache und sichere Weise eine Betriebssicherheit der Seilwinde erhöht sowie eine Abnutzung von Teilen sowie des Seiles verhindert oder verringert werden kann.
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Es wird auch ein Verfahren zum Betreiben einer Seilwinde vorgestellt, wobei die Seilwinde eine Spillantriebseinheit zum Einholen eines Seils in die Seilwinde und Ausbringen des Seils aus der Seilwinde, einen Hauptantrieb zum Antreiben der Spillantriebseinheit, eine Seiltrommel zum Aufnehmen des Seils durch Aufwickeln und Abwickeln des Seils, einen Trommelantrieb zum Antreiben der Seiltrommel, wobei der Trommelantrieb und der Hauptantrieb unabhängig voneinander betreibbar sind, und eine Drehzahlmesseinrichtung aufweist, die in einem Seileintrittsabschnitt der Seilwinde angeordnet ist, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist:
Steuern eines Betriebs der Seilwinde durch Ausführen der Schritte einer Ausführungsform des vorstehend genannten Verfahrens, um ein Seil in die Seilwinde einzuholen oder aus der Seilwinde auszubringen.
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Das Verfahren zum Betreiben kann in Verbindung mit einer Ausführungsform des vorstehend genannten Verfahrens zum Steuern vorteilhaft ausgeführt werden. Dabei kann im Schritt des Steuerns auch ein Steuersignal zum Ansteuern des Trommelantriebs verwendet werden, das den gemäß einer Ausführungsform des vorstehend genannten Verfahrens bestimmten Drehmomentwert repräsentiert.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Steuerns das Drehmoment des Trommelantriebs eingestellt werden, bis eine mathematische Beziehung oder eine Verknüpfung zwischen der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl einen Schwellenwert einhält. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Schlupf des Seiles an der Spillantriebseinheit zuverlässig verhindert oder erkannt und beseitigt werden kann.
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Es wird ferner eine Vorrichtung vorgestellt, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um Eingangssignale einzulesen und unter Verwendung der Eingangssignale Ausgangssignale zu bestimmen und bereitzustellen. Ein Eingangssignal kann beispielsweise ein über eine Eingangsschnittstelle der Vorrichtung einlesbares Sensorsignal darstellen. Ein Ausgangssignal kann ein Steuersignal oder ein Datensignal darstellen, das an einer Ausgangsschnittstelle der Vorrichtung bereitgestellt werden kann. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um die Ausgangssignale unter Verwendung einer in Hardware oder Software umgesetzten Verarbeitungsvorschrift zu bestimmen. Beispielsweise kann die Vorrichtung dazu eine Logikschaltung, einen integrierten Schaltkreis oder ein Softwaremodul umfassen und beispielsweise als ein diskretes Bauelement realisiert sein oder von einem diskreten Bauelement umfasst sein.
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Es wird zudem eine Seilwinde vorgestellt, die folgende Merkmale aufweist:
eine Spillantriebseinheit zum Einholen eines Seils in die Seilwinde und Ausbringen des Seils aus der Seilwinde;
einen Hauptantrieb zum Antreiben der Spillantriebseinheit;
eine Seiltrommel zum Aufnehmen des Seils durch Aufwickeln und Abwickeln des Seils;
einen Trommelantrieb zum Antreiben der Seiltrommel, wobei der Trommelantrieb und der Hauptantrieb unabhängig voneinander betreibbar sind;
eine Drehzahlmesseinrichtung, die in einem Seileintrittsabschnitt der Seilwinde angeordnet ist; und
eine Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung, wobei die Vorrichtung signalübertragungsfähig mit dem Hauptantrieb, dem Trommelantrieb und der Drehzahlmesseinrichtung verbindbar oder verbunden ist.
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In Verbindung mit der Seilwinde kann somit eine Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, insbesondere um einen Betrieb der Seilwinde zu steuern und zusätzlich oder alternativ die Seilwinde zu betreiben. Auch kann eine Ausführungsform eines der vorstehend genannten Verfahren in Verbindung mit oder unter Verwendung der Seilwinde vorteilhaft ausgeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Drehzahlmesseinrichtung eine Seileintrittsrolle und einen Drehzahlsensor aufweisen. Hierbei kann der Drehzahlsensor ausgebildet sein, um eine Drehzahl der Seileintrittsrolle zu erfassen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die zweite Drehzahl am Seileintritt auf einfache und zuverlässige Weise erfasst werden kann.
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Insbesondere kann dabei der Drehzahlsensor ausgebildet sein, um die Drehzahl der Seileintrittsrolle auf berührungslose Weise zu erfassen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Drehzahlerfassung auf verschleißarme und genaue Weise erfolgen kann.
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Auch kann die Spillantriebseinheit eine Mehrzahl von Seilrollen zum Aufnehmen einer Mehrzahl von Wicklungen des Seils aufweisen. Hierbei können die Mehrzahl von Seilrollen in zwei radial voneinander beabstandeten Paketen mit gleicher Anzahl an koaxial aufgereihten, starr verbundenen Seilrollen angeordnet sein. Dabei kann ein erstes Paket durch den Hauptantrieb antreibbar sein. Ein zweites Paket kann mittels einer Kraftübertragungseinrichtung mechanisch mit dem ersten Paket gekoppelt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass hohe Lasten an dem Seil aufgenommen werden können, wobei ein Schlupf des Seiles an der Spillantriebseinheit durch deren konstruktive Eigenschaften minimiert werden kann.
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Ferner können Drehachsen der Spillantriebseinheit, der Seiltrommel und der Drehzahlmesseinrichtung innerhalb von Fertigungstoleranzen parallel zueinander sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Formfaktor der Seilwinde verringert werden kann, wobei das Seil verschleißarm in der Seilwinde geführt sein oder werden kann.
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Von Vorteil ist auch ein Computer-Programmprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann. Wird das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt, so kann das Programmprodukt oder Programm zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Seilwinde gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine perspektivische Darstellung einer Seilwinde gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Bevor auf Ausführungsbeispiele eingegangen wird, werden zunächst Grundlagen und Hintergründe für die vorliegende Erfindung dargestellt. Bei elektrischen Seilwinden, insbesondere Rettungswinden, sind beispielsweise ein Spillantrieb bzw. ein sogenannter Capstan-Antrieb und eine Seiltrommel zur Auf- und Abwicklung des Windenseils vorgesehen. Dabei übernimmt beispielsweise der Spillantrieb eine Übertragung der Kräfte, die durch eine Last am Haken entstehen, wobei die Seiltrommel das Seil mit einer vergleichsweise geringeren Zugkraft auf- bzw. abwickelt. Bei einer herkömmlichen, hydraulisch betriebenen Rettungswinde beispielsweise wird eine Trommel direkt von einem Hauptantrieb mit angetrieben, wobei eine durch Wicklungslagen des Seiles entstehende Drehzahldifferenz mittels einer Rutschkupplung ausgeglichen wird. Beim Abwickeln des Seils von der Seiltrommel ist dieses gegen das Moment der Rutschkupplung abzuwickeln, wodurch insbesondere eine notwendige Vorspannung des Seils entsteht. Beim Aufwickeln stellt sich eine notwendige Zugkraft beispielsweise automatisch ein, wobei diese von einer Gesamtsituation, zum Beispiel einem Gewicht am Haken, von Umweltbedingungen, zum Beispiel Nässe, oder dergleichen abhängig ist. Alternativ kann eine starre Kopplung des Hauptantriebs mit der Seiltrommel vorgesehen sein, wobei eine magnetische Rutschkupplung eingesetzt werden könnte. Hierbei ist allerdings für das Moment der Seiltrommel ein festes Moment vorzugeben, welches viele Betriebsbedingungen, wie z. B. Nässe, berücksichtigen sollte.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Seilwinde 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei der Seilwinde 100 handelt es sich lediglich beispielhaft um eine elektrische Rettungswinde. Unter Verwendung der Seilwinde 100 ist ein Seil 105 oder Windenseil 105 in die Seilwinde 100 einholbar und aus der Seilwinde 100 ausbringbar. Dabei ist das Seil 105 in der Seilwinde 100 geführt.
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Die Seilwinde 100 weist eine Spillantriebseinheit 110 und einen Hauptantrieb 115 auf. Dabei ist die Spillantriebseinheit 110 ausgebildet, um das Seil 105 in die Seilwinde 110 einzuholen und das Seil 105 aus der Seilwinde 110 auszubringen. Der Hauptantrieb 115 ist ausgebildet, um die Spillantriebseinheit 110 anzutreiben. Dabei ist der Hauptantrieb 115 mit der Spillantriebseinheit 110 gekoppelt.
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Ferner weist die Seilwinde 100 eine Seiltrommel 120 und einen Trommelantrieb 125 auf. Die Seiltrommel 120 ist hierbei ausgebildet, um das Seil 105 durch Aufwickeln und Abwickeln des Seils 105 aufzunehmen und abzugeben. Der Trommelantrieb 125 ist ausgebildet, um die Seiltrommel 120 anzutreiben. Dabei sind die Seiltrommel 120 und der Trommelantrieb 125 miteinander gekoppelt.
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Bei der Seilwinde 100 sind der Hauptantrieb 115 und der Trommelantrieb 125 unabhängig bzw. getrennt voneinander betreibbar. Anders ausgedrückt sind der Hauptantrieb 115 und der Trommelantrieb 125 der Seilwinde 100 individuell ansteuerbar.
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Die Seilwinde 100 weist auch eine Drehzahlmesseinrichtung 130 auf. Dabei ist die Drehzahlmesseinrichtung 130 in einem Seileintrittsabschnitt der Seilwinde 100 angeordnet. Die Drehzahlmesseinrichtung 130 ist ausgebildet, um eine Drehzahl einer Umlenkrolle zu erfassen, über die das Seil 105 in dem Seileintrittsabschnitt geführt wird.
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Zudem weist die Seilwinde 100 eine Vorrichtung 140 bzw. Steuer- und/oder Betriebsvorrichtung 140 auf. Die Vorrichtung 140 ist signalübertragungsfähig mit dem Hauptantrieb 115, dem Trommelantrieb 125 und der Drehzahlmesseinrichtung 130 verbunden.
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Die Vorrichtung 140 ist ausgebildet, um ein erstes Drehzahlsignal 152 von dem Hauptantrieb 115 und ein zweites Drehzahlsignal 154 von der Drehzahlmesseinrichtung 130 einzulesen. Dabei repräsentiert das erste Drehzahlsignal 152 eine Drehzahl bzw. erste Drehzahl des Hauptantriebs 115. Das zweite Drehzahlsignal 154 repräsentiert eine mittels der Drehzahlmesseinrichtung 130 gemessene Drehzahl bzw. zweite Drehzahl.
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Somit ist die Vorrichtung 140 ausgebildet, um die erste Drehzahl bzw. das erste Drehzahlsignal 152 und die zweite Drehzahl bzw. das zweite Drehzahlsignal 154 einzulesen.
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Auch ist die Vorrichtung 140 ausgebildet, um in Abhängigkeit von der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl einen Drehmomentwert zum Einstellen eines Drehmoments des Trommelantriebs 125 zu bestimmen. Hierbei ist die Vorrichtung 140 gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel auch ausgebildet, um einen Betrieb der Seilwinde 100 zu steuern, um das Seil 105 in die Seilwinde 100 einzuholen oder das Seil 105 aus der Seilwinde 100 auszubringen.
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Ferner ist die Vorrichtung 140 ausgebildet, um ein Steuersignal 160 an den Trommelantrieb 125 auszugeben. Das Steuersignal 160 ist geeignet, um zum Ansteuern des Trommelantriebs 125 verwendet zu werden. Das Steuersignal 160 repräsentiert hierbei den in der Vorrichtung 140 bestimmten Drehmomentwert. Somit kann über das Steuersignal 160 ein Drehmoment des Trommelantriebs 125 eingestellt werden.
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Die Vorrichtung 140 ist ausgebildet, um die erste Drehzahl bzw. das erste Drehzahlsignal 152 und die zweite Drehzahl bzw. das zweite Drehzahlsignal 154 einzulesen und unter Verwendung derselben das Steuersignal 160 zu erzeugen und auszugeben.
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Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 140 eine Einleseeinrichtung 142 und eine Bestimmungseinrichtung 144 auf. Die Einleseeinrichtung 142 ist ausgebildet, um die erste Drehzahl bzw. das erste Drehzahlsignal 152 und die zweite Drehzahl bzw. das zweite Drehzahlsignal 154 einzulesen. Die Bestimmungseinrichtung 144 ist ausgebildet, um den Drehmomentwert in Abhängigkeit von der ersten Drehzahl bzw. dem ersten Drehzahlsignal 152 und der zweiten Drehzahl bzw. dem zweiten Drehzahlsignal 154 zu bestimmen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bestimmungseinrichtung 144 ausgebildet, um unter Verwendung zumindest eines seillastabhängigen Vorgabewerts den Drehmomentwert in einem Anfahrzustand der Seilwinde 100 als einen Anfangswert zu bestimmen.
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Die Vorrichtung 140 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ferner ausgebildet, um die erste Drehzahl unter Verwendung des Hauptantriebs 115 und die zweite Drehzahl unter Verwendung der Drehzahlmesseinrichtung 130 zu erfassen. Insbesondere ist die Vorrichtung 140 auch ausgebildet, um eine Drehzahldifferenz und/oder ein Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl zu ermitteln. Dabei ist die Vorrichtung 140 ausgebildet, um den Drehmomentwert in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz und/oder in Abhängigkeit von dem Drehzahlverhältnis zu bestimmen. Ferner ist die Vorrichtung 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um einen Vergleich einer mathematischen Beziehung zwischen der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl mit einem Schwellenwert für die mathematische Beziehung durchzuführen. Hierbei ist die Vorrichtung 140 ausgebildet, um den Drehmomentwert abhängig von einem Ergebnis des durchgeführten Vergleichs zu bestimmen. Auch ist die Vorrichtung 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Steuersignal 160 bereitzustellen. Insbesondere ist die Vorrichtung 140 hierbei ausgebildet, um das Steuersignal 160 für eine Ausgabe an den Trommelantrieb 125 bereitzustellen.
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Somit kann die Vorrichtung 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel ferner eine Erfassungseinrichtung, eine Ermittlungseinrichtung, eine Durchführungseinrichtung und/oder eine Bereitstellungseinrichtung aufweisen.
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2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Seilwinde 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei der Seilwinde 100 handelt es sich hierbei um Seilwinde aus 1 oder eine ähnliche Seilwinde. Abweichend von der Darstellung in 1 sind von der Seilwinde 100 in 2 das Seil 105 bzw. Windenseil 105, die Spillantriebseinheit 110, der Hauptantrieb 115 und die Seiltrommel 120 dargestellt, wobei der Trommelantrieb sowie die Vorrichtung in der Darstellung von 2 verdeckt oder weggelassen sind, wobei zusätzlich ein Haken 205 zum Anhängen einer Last an dem Seil 105 gezeigt ist, wobei von der Drehzahlmesseinrichtung eine Seileintrittsrolle 232 und ein Drehzahlsensor 234 gezeigt sind.
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Das Seil 105 ist an einem ersten Ende auf die Seiltrommeln 120 aufgewickelt bzw. aufwickelbar. An einem dem ersten Ende entgegengesetzten, zweiten Ende des Seiles 105 ist der Haken 205 an dem Seil 105 angebracht.
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Die Drehzahlmesseinrichtung der Seilwinde 100 weist gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die Seileintrittsrolle 232 und den Drehzahlsensor 234 auf. Hierbei läuft das Seil 105 im Seileintrittsabschnitt oder Seileingangsabschnitt der Seilwinde 100 über die Seileintrittsrolle 232. Der Drehzahlsensor 234 ist benachbart zu der Seileintrittsrolle 232 angeordnet. Dabei ist der der Drehzahlsensor 234 ausgebildet, um eine Drehzahl der Seileintrittsrolle 232 zu erfassen. Bei der Drehzahl der Seileintrittsrolle 232 handelt es sich um die zweite Drehzahl, die zusammen mit der ersten Drehzahl zum Bestimmen des Drehmomentwerts verwendbar ist. Der Drehzahlsensor 234 ist beispielsweise ausgebildet, um die erfasste Drehzahl der Seileintrittsrolle 232 als die zweite Drehzahl bzw. das zweite Drehzahlsignal bereitzustellen.
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Gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Spillantriebseinheit 110 der Seilwinde 100 eine Mehrzahl von Seilrollen zum Aufnehmen einer Mehrzahl von Wicklungen des Seils 105 auf. Lediglich beispielhaft beträgt die Mehrzahl von Wicklungen des Seiles 105 dabei vier. Hierbei sind die Seilrollen in zwei radial voneinander beabstandeten Paketen mit einer insbesondere gleichen Anzahl an koaxial aufgereihten, starr verbundenen Seilrollen angeordnet. Ein erstes Paket von Seilrollen ist benachbart zu dem Hauptantrieb 115 angeordnet und durch den Hauptantrieb 115 antreibbar. Ein zweites Paket von Seilrollen ist mittels einer Kraftübertragungseinrichtung mechanisch mit dem ersten Paket von Seilrollen gekoppelt. Hierbei ist die Kraftübertragungseinrichtung als ein Riemen, insbesondere ein Keilriemen oder Zahnriemen ausgeführt. Somit weist jedes Paket von Seilrollen ferner eine Riemenscheibe auf. Alternativ kann jedes Paket eine einstückig ausgeformten Seilrolle mit einer Mehrzahl von axial versetzt angeordneten Seilaufnahmenuten aufweisen.
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Ferner sind gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel Drehachsen der Spillantriebseinheit 110, eine Drehachse der Seiltrommel 120 und eine Drehachse der Seileintrittsrolle 232 innerhalb von Fertigungstoleranzen parallel zueinander angeordnet beziehungsweise ausgerichtet.
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Das Seil 105 erstreckt sich bzw. verläuft von dem Haken 205 in den Seileintrittsabschnitt der Seilwinde 100, über die Seileintrittsrolle 232, über die Spillantriebseinheit 110 und in die Seiltrommel 120. Dabei sind zwischen der Seileintrittsrolle 232 und der Spillantriebseinheit 110 sowie zwischen der Spillantriebseinheit 110 und der Seiltrommel 120 gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ferner Mittel zur Seilabwurfsicherung und/oder Seilführung angeordnet.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Steuern gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 300 ist ausführbar, um einen Betrieb einer Seilwinde zu steuern. Dabei ist das Verfahren 300 zum Steuern in Verbindung mit bzw. unter Verwendung der Seilwinde aus einer der 1 bis 2 oder einer ähnlichen Seilwinde ausführbar.
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Das Verfahren 300 zum Steuern weist hierbei einen Schritt 310 des Einlesens einer ersten Drehzahl von dem Hauptantrieb und einer zweiten Drehzahl von der Drehzahlmesseinrichtung auf. In einem bezüglich des Schrittes 310 des Einlesens nachfolgend ausführbaren Schritt 320 des Bestimmens wird bei dem Verfahren 300 in Abhängigkeit von der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl, somit in Abhängigkeit von den im Schritt 310 des Einlesens eingelesenen Drehzahlen, ein Drehmomentwert zum Einstellen eines Drehmoments des Trommelantriebs bestimmt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird bei dem Verfahren 300 zum Steuern im Schritt 320 des Bestimmens der Drehmomentwert in einem Anfahrzustand der Seilwinde als ein Anfangswert unter Verwendung von zumindest einem seillastabhängigen Vorgabewert bestimmt. Hierbei kann einen Nachschlagtabelle oder dergleichen mit seillastabhängigen Vorgabewerten verwendet werden, um den Drehmomentwert als einen Anfangswert zu bestimmen.
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Optional weist das Verfahren 300 zum Steuern ferner einen Schritt 330 des Erfassens der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl auf. Der Schritt 330 des Erfassens ist vor dem Schritt 310 des Einlesens ausführbar. Dabei wird im Schritt 330 des Erfassens die erste Drehzahl unter Verwendung des Hauptantriebs erfasst, wobei die zweite Drehzahl unter Verwendung der Drehzahlmesseinrichtung erfasst wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 300 zum Steuern zwischen dem Schritt 310 des Einlesens und dem Schritt 320 des Bestimmens einen Schritt 340 des Ermittelns und zusätzlich oder alternativ einen Schritt 350 des Durchführens eines Vergleichs auf. Im Schritt 340 des Ermittelns wird eine Drehzahldifferenz und/oder wird ein Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl ermittelt. Hierbei wird dann im Schritt 320 des Bestimmens der Drehmomentwert in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz und/oder dem Drehzahlverhältnis bestimmt. Im Schritt 350 des Durchführens wird ein Vergleich einer mathematischen Beziehung zwischen der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl mit einem Schwellenwert für die mathematische Beziehung durchgeführt. Bei der mathematischen Beziehung handelt es sich beispielsweise um die Drehzahldifferenz und/oder das Drehzahlverhältnis. Dabei wird im Schritt 320 des Bestimmens der Drehmomentwert in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs bestimmt.
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Ferner weist das Verfahren 300 zum Steuern optional einen Schritt 360 des Bereitstellens auf, wobei der Schritt 360 des Bereitstellens nach dem Schritt 320 des Bestimmens ausführbar ist. Im Schritt 360 des Bereitstellens wird ein Steuersignal zum Ansteuern des Trommelantriebs bereitgestellt. Dabei repräsentiert das Steuersignal den im Schritt 320 des Bestimmens bestimmten Drehmomentwert.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Betreiben gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 400 ist ausführbar, um eine Seilwinde zu betreiben. Insbesondere ist das Verfahren 400 ausführbar, um die Seilwinde aus einer der 1 bis 2 oder eine ähnliche Seilwinde zu betreiben. Dabei ist das Verfahren 400 in Verbindung mit dem Verfahren zum Steuern eines Betriebs der Seilwinde aus 3 oder einem ähnlichen Steuerverfahren ausführbar.
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Das Verfahren 400 zum Betreiben weist einen Schritt 410 des Steuerns eines Betriebs der Seilwinde auf, um ein Seil in die Seilwinde einzuholen oder aus der Seilwinde auszubringen. Dabei umfasst der Schritt 410 des Steuerns die Schritte des Verfahrens zum Steuern aus 3 als Teilschritte. Anders ausgedrückt werden im Schritt 410 des Steuerns die Schritte des Verfahrens zum Steuern aus 3 als Teilschritte ausgeführt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 410 des Steuerns das Drehmoment des Trommelantriebs eingestellt, bis eine mathematische Beziehung zwischen der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl einen Schwellenwert bzw. einen Schlupfgrenzwert einhält.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 mit anderen Worten und zusammenfassend erläutert. Durch einen Einsatz von zwei unabhängigen Antrieben, dem Hauptantrieb 115 und dem Trommelantrieb 125, und durch eine Erkennung von beispielsweise Drehzahldifferenzen zwischen dem Hauptantrieb 115 und der im Seileintritt eingebauten Drehzahlmesseinrichtung 130 ist insbesondere eine Antischlupfregelung in der Seilwinde 100 integrierbar bzw. realisierbar. Das Drehmoment, mit der die Seiltrommel 120 angetrieben wird, und somit ein Seilzug durch die Seiltrommel 120, sind ein Maß für die Kraft, mit welcher die Spillantriebseinheit 110 eine Last am Haken 205 bewegt. Ist der Seilzug zu niedrig, kann das Seil 105 auf der Spillantriebseinheit 110 schlupfen, was wiederum zu einer Drehzahldifferenz zwischen der ersten Drehzahl an der Spillantriebseinheit 110 und der mittels der Drehzahlmesseinrichtung 130 am Seileingang gemessenen, zweiten Drehzahl führt. Hier greift nun ein Steuerprozess bzw. Regelungsprozess unter Verwendung des Verfahrens 300 zum Steuern und/oder des Verfahrens 400 zum Betreiben ein und kann das Drehmoment der an der Seiltrommel 120 so weit erhöht werden, bis ein Schlupf in der Spillantriebseinheit 110 beseitigt bzw. die Drehzahldifferenz unter einen Schwellenwert gebracht ist. Um beim Anfahren der Seilwinde 100 bzw. Rettungswinde 100 ein vorteilhaftes oder notwendiges Moment der Seiltrommel 120 einzustellen, kann eine Drehmoment/Last-Tabelle hinterlegt sein oder werden, aus welcher der Startwert ausgelesen werden kann. Danach kann eine Schlupfgrenze ermittelt und diese dann wie bereits beschrieben eingestellt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wäre es auch möglich, mit zwei getrennten Antrieben zu arbeiten, ohne diese regelungstechnisch zu koppeln. Ein Antrieb der Seiltrommel wäre dabei schlicht drehmomentgeregelt, mit einem festen Moment, und der Hauptantrieb am Capstan Drive wäre dabei geschwindigkeitsgeregelt.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder”-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Seilwinde
- 105
- Seil bzw. Windenseil
- 110
- Spillantriebseinheit
- 115
- Hauptantrieb
- 120
- Seiltrommel
- 125
- Trommelantrieb
- 130
- Drehzahlmesseinrichtung
- 140
- Vorrichtung bzw. Steuer- und/oder Betriebsvorrichtung
- 142
- Einleseeinrichtung
- 144
- Bestimmungseinrichtung
- 152
- erstes Drehzahlsignal
- 154
- zweites Drehzahlsignal
- 160
- Steuersignal
- 205
- Haken
- 232
- Seileintrittsrolle
- 234
- Drehzahlsensor
- 300
- Verfahren zum Steuern
- 310
- Schritt des Einlesens
- 320
- Schritt des Bestimmens
- 330
- Schritt des Erfassens
- 340
- Schritt des Ermittelns
- 350
- Schritt des Durchführens
- 360
- Schritt des Bereitstellens
- 400
- Verfahren zum Betreiben
- 410
- Schritt des Steuerns
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012013527 A1 [0003]
