-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Seilzugsensor mit einem von einer Seiltrommel abrollbaren Messseil nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. Die weiteren Schutzansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
-
STAND DER TECHNIK
-
Seilzugsensoren dienen zur Erfassung und Messung linearer Wegstrecken. Dabei wird ein Messseil durch ein bewegtes Objekt idealerweise senkrecht aus dem Sensorgehäuse heraus- bzw. über einen im Sensor integrierten Rückstellmechanismus in das Gehäuse hineingezogen und meist einlagig auf einer Seiltrommel aufgewickelt. Eine Seildüse dient hierbei der Führung des Messseils. Ein Signalgeber, insbesondere ein Drehwinkelgeber, steht in Wirkverbindung mit der Seiltrommel und erzeugt ein Signal, welches zur Ermittlung der auf- oder abgewickelten Seillänge geeignet ist.
-
In den deutschen Patent- und Gebrauchsmusterschriften
DE 198 59 445 A1 und
DE 295 09 188 U1 werden Seilzugsensoren beschrieben, die herkömmliche Seildüsen verwenden. In den betreffenden Dokumenten erscheinen diese Komponenten unter den Bezeichnungen Seildurchführung bzw. Gleitstück. Diese Seildüsen bestehen in der Regel aus einem keramischen Werkstoff oder einem Kunststoff und sitzen in der Seilaustrittsöffnung des Gehäuses des Seilzugsensors. Ihre Aufgabe besteht darin, einen direkten Kontakt zwischen dem metallischen Messseil und dem metallischen Sensorgehäuse zu verhindern und das ein- und ausfahrende Messseil stattdessen möglichst reibungsfrei zu führen.
-
Diese Relativbewegung zwischen Messseil und Seildüse führt zu Verschleiß an mindestens einer dieser beiden Komponenten, insbesondere wenn das Messseil nicht senkrecht, sondern unter einem Winkel aus- oder eingezogen wird. Die Abrieberscheinungen an den Bauteilen können dahingehend ausgeprägt sein, dass die Seildüse im Bereich des Kontakts regelrecht eingeschnitten wird, während das Messseil aufgrund des Materialabtrags reißen kann, was wiederum Schäden an der Seilzugmechanik zur Folge haben kann.
-
Der Nachteil des bisher zur Anwendung kommenden Seildüsenkonzepts besteht darin, dass der auftretende Verschleiß nicht detektiert oder auf andere Art erfasst wird. Somit ist es nur durch regelmäßige visuelle Überprüfung des Seilzugsensors möglich, einsatzgeführdenden Verschleiß festzustellen. Da Seilzugsensoren allerdings teilweise in schwer oder kaum zu erreichenden Industrieumgebungen eingesetzt werden können, wie etwa dem Tragarm eines Krans, ist diese visuelle Überprüfung nicht immer durchführbar.
-
AUFGABE DER ERFINDUNG
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Seilzugsensor mit einer neuartigen Seildüse zur Verfügung zu stellen. Diese soll Verschleiß frühzeitig selbst detektieren und auf diesem Weg vor einem möglichen Ausfall des Sensors warnen.
-
LÖSUNG DER AUFGABE
-
Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale der aufgeführten Schutzansprüche.
-
Ein erfindungsgemäßer Seilzugsensor dient zur Erfassung linearer Wegstrecken. Er besteht aus einem Gehäuse, welches einen Seilturm enthält. Durch diesen Seilturm wird ein Messseil über eine Seilbefestigung, welche an einem bewegten Objekt fixiert ist, aus dem Sensor heraus- oder in ihn hineinbewegt. Ein mechanischer Federantrieb, der sich am Gehäuse befindet, erzeugt eine näherungsweise konstante, auf das Messseil wirkende Einzugskraft, die das Messseil bei nicht wirkender Auszugskraft auf eine im Gehäuse befindliche Seiltrommel meist einlagig aufwickelt. Am Gehäuse befindet sich zudem ein Signalgeber. Dieser wandelt die Drehbewegung der Seiltrommel, welche bei einlagiger Wicklung zur Linearbewegung des Messseils proportional ist, in ein Messsignal um.
-
Im Seilturm ist eine Seildüse fixiert. Diese dient der Führung des Messseils und verhindert einen Kontakt zwischen dem bewegten Messseil und dem Sensorgehäuse, der sonst erheblichen Verschleiß an diesen beiden metallischen Komponenten zur Folge hätte. Die Seildüse besteht aus einem weicheren Werkstoff als das Messseil, um sicherzustellen, dass möglicher Abrieb nur an der Seildüse, nicht am Messseil auftritt. Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn der Werkstoff der Seildüse selbstschmierend ist, um die Reibung zwischen Messseil und Seildüse bei deren Relativbewegung zu senken. Es bietet sich demzufolge ein Werkstoff an, wie er auch bei Gleitlagerbuchsen Anwendung findet.
-
Ein in die Seildüse eingebrachter Kontaktring dient der Verschleißerkennung. Er besteht aus Kupfer (einem elektrisch leitfähigen Material) und schließt einen elektrischen Stromkreis, sobald er in Kontakt mit dem metallischen und ebenfalls leitfähigen Messseil kommt. Um diesen Kontakt herzustellen, muss das Messseil tief in die Seildüse einschneiden.
-
Ist der Kontakt hergestellt und liegt damit erheblicher Verschleiß an der Seildüse vor, so kann das Signal des Kontaktrings entweder optisch, über eine Verschleißanzeige, oder mittels eines akustischen Alarmsignals ausgegeben werden.
-
Zusätzlich zum Kontaktring kann eine Verschleißmarkierung an der Seildüse angebracht werden. Diese befindet sich an der oberen und von außen sichtbaren Fläche der Seildüse. Mit ihr kann der Bereich an der Seildüse eingegrenzt werden, in dem Verschleiß toleriert wird. Wird dieser Bereich überschritten und die Verschleißmarkierung durch das ein- und auslaufende Messseil partiell abgetragen, kann dies als visuelles Signal angesehen werden, eine neue Seildüse in den Seilzugsensor einzusetzen.
-
ANWENDUNGSGEBIET
-
Der Seilzugsensor eignet sich für die Messung linearer Wegstrecken. Ein Beispiel wäre die Messung der zurückgelegten Strecke eines aus- oder einfahrenden Kranauslegers.
-
ZEICHNUNGEN
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt den erfindungsgemäßen Seilzugsensor in einer isometrischen Ansicht von vorne.
-
2 zeigt des erfindungsgemäßen Seilzugsensor aus 1 in einer isometrischen Ansicht von hinten.
-
3 zeigt den erfindungsgemäßen Seilzugsensor aus 1 in einer Frontansicht. Die Seildüse und der Verlauf des Messseils durch den Seilzugsensor sind durch einen Ausbruch kenntlich gemacht.
-
4 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Seildüse und ihrer Einbausituation im erfindungsgemäßen Seilzugsensor aus 1.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
In 1 wird der erfindungsgemäße Seilzugsensor S gezeigt. Der Seilzugsensor S dient der Erfassung linearer Wegstrecken. Er weist ein Gehäuse 1 auf, auf das ein Seilturm 4 montiert ist. In dem Seilturm 4 befindet sich eine Seildüse 7. Durch die Seildüse 7 verläuft das Messseil 2, an dessen einem Ende sich eine Seilbefestigung 3 befindet, mit deren Hilfe das Messseil 2 an einem Messobjekt fixiert und durch eine Kraft Fa ausgezogen werden kann. An den Seilzugsensor S ist ein Signalgeber 5, vorzugsweise ein Drehwinkelgeber montiert. Der Signalgeber 5 steht in Wirkverbindung mit der Seiltrommel 8 und erzeugt ein zu Drehbewegung und Drehrichtung der Seiltrommel 8 proportionales Ausgangssignal.
-
2 zeigt die Rückseite des Seilzugsensors S. Es ist ein Federantrieb 6 zu sehen, welcher als Rückstellmechanismus dient. Er ist über eine im Gehäuse 1 befindliche Mechanik direkt mit dem Messseil 2 verbunden. Ein vorgespanntes Federpaket innerhalb des Federantriebs 6 erzeugt ein näherungsweise konstantes Rückstellmoment, welches in Form einer der Auszugskraft Fa entgegengerichteten Einzugskraft auf das Messseil 2 einwirkt.
-
In 3 ist der Verlauf des Messseils 2 durch den Seilzugsensor S dargestellt. Das Messseil 2 tritt an der Oberseite des Seilzugsensors S durch die Seildüse 7, läuft durch den Seilturm 4 in Richtung der Seiltrommel 8 und wird auf dieser einlagig aufgewickelt.
-
Eine vergrößerte Darstellung der Seildüse 7 zeigt 4. Die Seildüse 7 ist ein rotationssymmetrisches Element und befindet sich in einer Bohrung im Seilturm 4. Sie dient der Führung des Messseils 2 und verhindert einen verschleißträchtigen direkten Kontakt zwischen dem Messseil 2 und dem Seilturm 4 bzw. dem Gehäuse 1 des Seilzugsensors S.
-
Die Seildüse 7 besteht vorteilhafterweise aus einem Werkstoff, der weicher ist als der Werkstoff, aus dem das Messseil 2 besteht. Auf diesem Weg ist sichergestellt, dass das einzige Element, an dem bei der Relativbewegung zwischen Messseils 2 und Seildüse 7 Verschleiß entsteht, die Seildüse 7 ist. Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn der Werkstoff der Seildüse 7 selbstschmierend wirkt. So lässt sich die Reibung zwischen der Seildüse 7 und dem durch die Seildüse 7 laufenden Messseil 2 reduzieren. Ein passender Werkstoff für die Seildüse 7 wäre bspw. ein Werkstoff, aus dem Gleitlagerbuchsen gefertigt werden.
-
In die Seildüse 7 ist ein Kontaktring 10 eingebracht. Dieser besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material und erzeugt ein elektrisches Signal, sobald das Messseil 2 die Seildüse 7 soweit eingeschnitten hat, dass es einen Kontakt mit dem Kontaktring 10 herstellt. Dieses Signal kann mittels einer optischen Verschleißanzeige dargestellt oder als akustisches Alarmsignal ausgegeben werden. Damit lässt sich ohne direkte visuelle Überprüfung des Seilzugsensors S ein die weitere Einsatzfähigkeit des Seilzugsensors S gefährdender Verschleiß der Seildüse 7 rechtzeitig erkennen.
-
Um eine zusätzliche visuelle Überprüfung des Verschleißzustands der Seildüse
7 zu vereinfachen, lässt sich zusätzlich zum Kontaktring
10 eine Verschleißmarkierung
9 auf die Seildüse
7 aufbringen. Diese befindet sich an der oberen und von außen sichtbaren Fläche der Seildüse
7 und grenzt den Bereich an der Seildüse
7 ein, in dem Verschleiß toleriert wird. Trägt das ein- und auslaufende Messseil
2 die Verschleißmarkierung
9 partiell ab, kann dies als visuelles Signal angesehen werden, die verschlissene Seildüse
7 durch eine neue zu ersetzen. Bezugszeichenliste
| 1 | Gehäuse |
| 2 | Messseil |
| 3 | Seilbefestigung |
| 4 | Seilturm |
| 5 | Signalgeber |
| 6 | Federantrieb |
| 7 | Seildüse |
| 8 | Seiltrommel |
| 9 | Verschleißmarkierung |
| 10 | Kontaktring |
| Fa | Auszugskraft |
| S | Seilzugsensor |
