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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdrehungsausgleich und/oder Drehmomentausgleich von Seilen, insbesondere von Faserseilen.
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Die Seillebensdauer von Seilen, insbesondere von Drahtseilen oder hochfesten Faserseilen wird durch eine in das Seil eingebrachte Verdrehung negativ beeinflusst. Eine solche Verdrehung kann beispielsweise durch Schrägzug des Seils hervorgerufen werden. Ein solcher Schrägzug kann beispielsweise auftreten, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Seilscheiben oder zwischen einer Seiltrommel und einer davor angeordneten Seilscheibe ein Versatz in der Rillenachse auftritt.
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In diesem Fall läuft das Seil auf die Rillenflanke der Seilscheibe oder Seiltrommel auf und rollt auf der Flanke in den Rillengrund hinab und wird dabei verdreht.
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Darüber hinaus kann eine Verdrehung bei Seilen abhängig von der auf das Seil wirkenden Seilzugkraft auftreten.
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Da sich eine in das Seil eingebrachte Verdrehung negativ auf die Lebensdauer eines Seils auswirkt, werden im Stand der Technik Systeme eingesetzt, die beim Aufspulen eines Seils das Seil weitgehend ohne Schrägzeug in die Rille einer Seiltrommel lenken, so dass kein Abrollen an einer Rillenflanke erfolgt. Ein Ausgleich einer Verdrehung durch Schrägzug im System oder einer Verdrehung, die durch verschiedene Lasten hervorgerufen wurde, kann lediglich bei Seiltrieben erfolgen, die mit einem drehungsfreien Seil ausgerüstet sind, da bei drehungsfreien Seilen ein Seilwirbel am Seilende eingesetzt werden muss.
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Ein Stahlseil ist drehungsfrei, wenn das Seil unter Einwirkung einer ungeführten Last sich nicht oder kaum um die eigene Längsachse dreht, bzw. ein sehr geringes Drehmoment auf die Endbefestigungen ausübt. Dies wird dadurch erreicht, dass bei drehungsfreien Seilen der Seilkern eine entgegengesetzt gerichtete Schlagrichtung zur Schlagrichtung des Seiles aufweist. Bei Belastung entstehen dann zwei entgegensetzt gerichtete Drehmomente.
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Der Einsatz von Seilwirbeln ist jedoch nur für drehungsfreie Seile zulässig, jedoch für nicht-drehungsfreie Seile nicht erlaubt. Darüber hinaus kann durch Seilwirbel eine Verdrehung eines Seiles nicht vollständig ausgeglichen werden, da Seilverdrehungen nur bedingt über Seilscheiben weitergegeben werden.
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Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der ein Verdrehungs- und/oder Drehmomentausgleich eines Seils auf eine Art und Weise ermöglicht wird, so dass die Seillebensdauer erhöht werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine solche Vorrichtung umfasst ein Seil, wenigstens eine Vorschubeinrichtung zum Antreiben des Seils, wenigstens eine Messeinrichtung zur Detektion eines Verdrehungszustands des Seiles und wenigstens eine Seilverdreheinrichtung zum Verdrehen des Seiles basierend auf dem mittels der Messeinrichtung detektierten Verdrehungszustand. Als Verdrehungszustand kann beispielsweise ein Torsionszustand oder ein Verdrehwinkel des Seils gemessen werden. Wenn nun also eine Seilverdrehung aufgrund von Schrägzug durch Versatz in der Rillenachse zwischen zwei aufeinanderfolgenden Seilscheiben oder Versatz in der Rillenachse zwischen Seiltrommel und Seilscheibe auftritt oder wenn eine Seilverdrehung aufgrund unterschiedlicher Lasten aufgrund der Verdrehung durch die auf das Seil wirkende Seilzugkraft auftritt, kann das Seil aktiv verdreht werden. Dabei ist es beispielsweise möglich, ein aktives Verdrehen auch im Bereich vom Mobilkranen einzusetzen, da deren Hubseile aus Platzgründen mehrlagig gespult werden. Bei einer solchen Mehrlagenwicklung wird in einer Lage das Seil eher zugedreht und in einer darüber liegenden Lage eher aufgedreht. Daher kann ein aktives Verdrehen vorteilhafterweise auch hier erfolgen.
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Eine erste vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist.
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Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Steuereinrichtung mit der Messeinrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung so ausgelegt ist, dass sie Verdrehungszustandsdaten von der Messeinrichtung empfängt und die Seilverdreheinrichtung abhängig vom detektierten Verdrehungszustand derart ansteuert, dass die Seilverdreheinrichtung das Seil basierend auf dem mittels der Messeinrichtung detektierten Verdrehungszustand verdreht.
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Vorteilhafterweise weist die Steuereinrichtung eine Speichereinrichtung für eine zuvor ermittelte Drehmoment-Zugkraft-Kurve und/oder eine zuvor ermittelte Verdrehwinkel-Zugkraft-Kurve des aufzurollenden Seils aufweist.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Kraftmesseinrichtung zur Messung der auf das Seil wirkenden Seilzugkraft vorgesehen ist, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Somit kann es ermöglicht werden, je nach anliegender Seilzugkraft, welche mit der Kraftmesseinrichtung gemessen wird, eine Verdrehung in das Seil einzubringen, um bei bestimmen Lasten einen drehungsfreien Zustand zu erreichen. Ferner ist es möglich einen durch auf das Seil wirkende Seilzugkräfte eingebrachten Verdrehungszustand, die mittels der Kraftmesseinrichtung gemessen werden, eine Seilverdrehung aktiv auszugleichen. Dabei ist es denkbar, dass die Messeinrichtung zur Detektion des Verdrehungszustands von der Steuereinrichtung, welche die Speichereinrichtung für eine zuvor ermittelte Drehmoment-Zugkraft-Kurve und/oder eine zuvor ermittelte Verdrehwinkel-Zugkraft-Kurve des aufzurollenden Seils aufweist, und die Kraftmesseinrichtung zur Messung der auf das Seil wirkenden Seilzugkraft gebildet wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung so ausgelegt ist, dass sie die Seilverdreheinrichtung abhängig von der gemessenen Seilzugkraft und der gespeicherten Drehmoment-Zugkraft-Kurve und/oder Verdrehwinkel-Zugkraft-Kurve derart ansteuert, dass die Seilverdreheinrichtung das Seil basierend auf der gemessenen Zugkraft und der gespeicherten Drehmoment-Zugkraft-Kurve und/oder Verdrehwinkel-Zugkraft-Kurve verdreht. Mittels der gespeicherten Drehmoment-Zugkraft-Kurve und/oder Verdrehwinkel-Zugkraft-Kurve und der gemessenen Seilzugkraft kann eine durch die Seilzugkraft hervorgerufene Seilverdrehung ermittelt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messeinrichtung eine berührungslose Messeinrichtung ist.
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Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Messeinrichtung eine optische Messeinrichtung, insbesondere eine Kamera ist oder wenn die Messeinrichtung eine induktive oder kapazitive Messeinrichtung ist.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Messeinrichtung in Seilantriebsrichtung der Seilverdreheinrichtung vorgelagert ist. Somit kann zunähst ein Verdrehungszustand des Seils detektiert werden, wobei dann mittels der Seilverdreheinrichtung ein aktives Verdrehen des Seiles bzw. ein aktiver Verdrehungsausgleich erfolgen kann.
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Vorteilhafterweise ist die Vorschubeinrichtung eine Seiltrommel. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn ein Elektromotor vorgesehen ist, der die Seiltrommel antreibt, wobei der Elektromotor wiederum von der Steuereinrichtung ansteuerbar ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass wenigstens ein antreibbares Reibrad vorgesehen ist, das sich auf dem Seil abwälzt, wobei das wenigstens eine Reibrad als Vorschubeinrichtung und/oder als Seilverdreheinrichtung vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn mehrere antreibbare Reibräder, vorzugsweise 3 bis 5 antreibbare Reibräder vorgesehen sind. Dabei ist es denkbar, dass die Reibräder um den Umfang des Seils herum angeordnet sind. Wenn über den Seilumfang herum angeordnete antreibbare Reibräder vorgesehen sind ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vorschubeinrichtung und die Seilverdreheinrichtung von den Reibrädern gebildet werden. Folglich ist es dann nicht zwingend erforderlich, eine separate Vorschubeinrichtung und eine separate Seilverdreheinrichtung vorzusehen.
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Es ist jedoch auch denkbar, dass die Seilverdreheinrichtung eine Seiltrommel oder eine Seilscheibe umfasst, wobei die Seiltrommel oder die Seilscheibe wenigstens eine zur Drehachse der Seiltrommel bzw. Seilscheibe schräg angeordnete Flanke aufweist, und dass die Seilverdreheinrichtung eine Seilführung zur Verschiebung des Seils parallel zur Drehachse der Seiltrommel bzw. Seilscheibe umfasst. Bei einer derartigen Seilverdreheinrichtung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Seilführung mit der Steuereinrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung die Seilführung derart ansteuert, dass die Seilführung das Seil entlang der Drehachse der Seiltrommel bzw. Seilscheibe verschiebbar auf die Flanke der Seiltrommel bzw. Seilscheibe leitet. Somit kann das Seil auf der Flanke der Seiltrommel oder Seilscheibe abrollen, wobei eine Verdrehung aktiv in das Seil eingebracht werden kann bzw. aktiv ausgeglichen werden kann. Dabei ist es jedoch auch denkbar, dass die Seilverdreheinrichtung eine Seiltrommel umfasst, die derart ausgebildet ist, dass das Seil durch Schrägstellen der Seiltrommel verdreht wird.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Ein derartiges Verfahren zum Verdrehungsausgleich und/oder Drehmomentausgleich von Seilen, insbesondere von Faserseilen, umfasst die folgenden Schritte: Detektieren eines Verdrehungszustands eines Seiles; Verdrehen des Seiles abhängig vom detektierten Verdrehungszustand.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Detektion des Verdrehungszustands optisch, induktiv oder kapazitiv erfolgt.
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Weiterhin ist es möglich, dass die Detektion des Verdrehungszustands durch Messung einer auf das Seil wirkenden Seilzugkraft und einer zuvor gespeicherten Drehmoment-Zugkraft-Kurve und/oder Verdrehwinkel-Zugkraft-Kurve des Seils erfolgt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Verdrehung des Seils durch über den Seilumfang angeordnete Reibräder oder Reibrollen erfolgt.
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Es ist jedoch auch möglich, dass die Verdrehung des Seils durch Abrollen oder Abwälzen des Seils auf einer schräg zu einer Drehachse einer Seilscheibe oder Seiltrommel angeordneten Flanke der Seilscheibe oder Seiltrommel erfolgt.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer verschiedene Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.
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Es zeigen:
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1 eine Prinzipskizze für das Verdrehen eines Seils beim Abrollen auf einer Flanke einer Seilscheibe oder Seiltrommel;
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2 eine Prinzipskizze für eine erste Ausführungsform der Erfindung; und
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3 eine Seilverdreheinrichtung für eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt Prinzipskizze für das Verdrehen eines Seils 10 beim Abrollen auf einer Flanke 12 einer Rille 14 einer Seilscheibe oder Seiltrommel 16. Die Seilscheibe oder Seiltrommel 16 weist dabei eine Drehachse 18 auf, wobei die Flanke 12 der Rille 14 zur Drehachse 18 schräg in einem Winkel 20 geneigt ist. Die Flanke 12 der Rille 14 ist dabei in einem Winkel 22 zu einer senkrecht zur Drehachse 18 angeordneten Ebene E geneigt.
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Wenn das Seil 10 in die Rille 14 hineingleitet und ein Versatz 24 des Seils 10 zur durch die Ebene E dargestellten Mittelebene der Rille 14 auftritt, rollt das Seil 10 auf der Flanke 12 der Rille 14 ab. Bei dieser Rollbewegung des Seils 10 erfolgt eine Verdrehung des Seils 10. Die verschiedenen Verdrehungszustände des Seils 10 beim hinabgleiten bzw. hinabrollen in den Grund der Rille 14 sind mit den Bezugszeichen 26, 28, 30, 32 und 34 gekennzeichnet.
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Wie in 1 deutlich zu erkennen ist, erfolgt bei der Rollbewegung des Seils 10, welches im Zustand 26 noch verdrehungsfrei ist, eine Verdrehung bis zum Zustand 34.
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2 zeigt eine Prinzipskizze für eine erste Ausführungsform der Erfindung. Dort ist eine Vorrichtung 36 zum Verdrehungsausgleich und/oder Drehmomentausgleich von Seilen 10 gezeigt.
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Diese Vorrichtung 36 umfasst ein Seil 10, eine als Seiltrommel 38 ausgebildete Vorschubeinrichtung zum Antreiben des Seils 10, eine Messeinrichtung 40 zur Detektion eines Verdrehungszustands des Seils 10 und eine Seilverdreheinrichtung 42 zum Verdrehen des Seiles 10 basierend auf dem mittels der Messeinrichtung 40 detektierten Verdrehungszustand. Die Messeinrichtung 40 ist in Seilantriebsrichtung, welche durch einen Pfeil 42 gekennzeichnet ist einer Seilverdreheinrichtung 44 vorgelagert.
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Die Vorrichtung 36 umfasst ferner eine Steuereinrichtung 46, die mit der Messeinrichtung 40 durch eine nicht dargestellte Leitung verbunden ist. Die Steuereinrichtung 46 ist dabei derart ausgelegt, dass sie Verdrehungszustandsdaten von der Messeinrichtung 40 empfängt. Die Steuereinrichtung 46 ist ferner so ausgelegt, dass sie die Seilverdreheinrichtung 44 abhängig vom detektierten Verdrehungszustand derart ansteuert, dass sie Seilverdreheinrichtung das Seil 10 basierend auf dem mittels der Messeinrichtung 40 detektierten Verdrehungszustands verdreht.
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Die Seilverdreheinrichtung 46 umfasst im Ausführungsbeispiel der 2 die Seiltrommel 38, wobei die Seiltrommel 38 eine zur Drehachse 48 der Seiltrommel 38 schräg angeordnete, in 2 nicht dargestellte Flanke aufweist. Die Seilverdreheinrichtung 46 umfasst ferner eine Seilführung 50 zur Verschiebung des Seils 10 entlang der Drehachse 48 der Seiltrommel 38. Die Seilführung 50 umfasst, wie in 2 zu erkennen ist, eine Seilscheibe 52 sowie eine nicht dargestellte Verschiebeeinrichtung, welche die Seilscheibe 52 parallel zur Drehachse 48 der Seiltrommel 38 verschiebt.
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Wenn nun mittels der Messeinrichtung 40 beim Aufrollen des Seils 10 auf die Seiltrommel 38 eine Verdrehung des Seils 10 detektiert wird, steuert die Steuereinrichtung 46 die Seilverdreheinrichtung 44 bzw. die Seilführung 50 derart an, dass die Seilführung 50 das Seil 10 parallel zur Drehachse 48 der Seiltrommel 38 verschiebt, so dass das Seil 10, wie in 1 exemplarisch gezeigt, an der Flanke der Seiltrommel 38 hinabgleiten kann. Dabei ist es möglich, das Seil 10 aktiv zu verdrehen, bzw. eine Verdrehung aktiv auszugleichen.
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Die Steuereinrichtung 46 umfasst ferner eine Speichereinrichtung 54 zum Abspeichern einer zuvor ermittelten Drehmoment-Zugkraft-Kurve und/oder einer zuvor ermittelten Verdrehwinkel-Zugkraft-Kurve des aufzurollenden Seils 10.
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Ferner umfasst die Vorrichtung 36 eine Kraftmesseinrichtung 56 zur Messung der auf das Seil 10 wirkenden Seilzugkraft. Die Kraftmesseinrichtung 56 ist mit der Steuereinrichtung 46 ebenfalls durch eine nicht dargestellte Leitung verbunden.
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Die Steuereinrichtung 46 ist so ausgelegt, dass sie die Seilverdreheinrichtung 44 bzw. die Seilführung 50 abhängig von der mittels der Kraftmesseinrichtung 56 gemessenen Seilzugkraft und der in der Speichereinrichtung 54 gespeicherten Drehmoment-Zugkraft-Kurve und/oder Verdrehwinkel-Zugkraft-Kurve derart ansteuert, dass die Seilverdreheinrichtung 44 das Seil 10 basierend auf der gemessenen Seilzugkraft und der gespeicherten Drehmoment-Zugkraft-Kurve und/oder Verdrehwinkel-Zugkraft-Kurve verdreht. Somit kann eine durch eine am Seil 10 hängende Last eingebrachte Verdrehung mittels der Seilverdreheinrichtung 44 wieder ausgeglichen werden.
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3 zeigt exemplarisch eine Seilverdreheinrichtung 58 für eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Die Seilverdreheinrichtung 58 umfasst dabei 3 um den Umfang des Seils 10 herum angeordnete Reibrollen oder Reibräder 60. Die Reibrollen oder Reibräder 60 sind dabei jeweils einzeln derart antreibbar, dass sie um ihre jeweilige Drehachse 62 rotieren und dabei am Seil 10 abrollen. Ferner ist es möglich, mit der Seilverdreheinrichtung 58 ein aktives Verdrehen des Seils 10 zu bewerkstelligen, indem die Seilverdreheinrichtung 58 von der Steuereinrichtung 46 derart angesteuert wird, dass beispielsweise nur zwei der drei Reibrollen oder Reibräder 60 angetrieben werden oder dass die Reibrollen oder Reibräder 60 mit verschiedenen Geschwindigkeiten um ihre jeweilige Drehachse 62 rotieren.
