DE102021131264A1

DE102021131264A1 - Device and method for preventing the windings of a traction mechanism from expanding when the load changes

Info

Publication number: DE102021131264A1
Application number: DE102021131264.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hafner
Original assignee: Liftkon GmbH
Current assignee: Liftkon GmbH
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2023-06-01

Abstract

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vermeidung einer Aufweitung der Wicklungen eines auf einer von einem elektrischen Motor angetriebenen Winde aufgewickelten Zugmittels einer Hebevorrichtung bei Lastwechsel im Betrieb weist eine Steuereinrichtung und eine Lastvorrichtung auf. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, den elektrischen Motor derart anzusteuern, dass das Zugmittel durch Steuereinrichtung von der Winde auf- und abwickelbar ist. Die Lastvorrichtung weist eine Detektionseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, ein Auflaufen des Zugmittels zu erfassen und ein Signal an die Steuereinrichtung zu übermitteln. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, bei Erhalt des Signals den elektrischen Motor zu stoppen. Hierdurch wird es möglich, den elektrischen Motor bereits zu Beginn eines Auflaufens des Zugmittels unmittelbar zu stoppen, wodurch eine Aufweitung der Wicklungen auf der Winde vermieden werden kann.The device according to the invention for avoiding an expansion of the windings of a traction means of a lifting device wound on a winch driven by an electric motor when the load changes during operation has a control device and a load device. The control device is set up to control the electric motor in such a way that the traction means can be wound up and unwound by the winch by the control device. The load device has a detection device which is set up to detect an impact of the traction means and to transmit a signal to the control device. The control device is set up to stop the electric motor when the signal is received. This makes it possible to stop the electric motor as soon as the traction means begins to run up, thereby avoiding an expansion of the windings on the winch.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vermeidung einer Aufweitung von Wicklungen eines Zugmittels einer Hebevorrichtung bei, vorzugsweise abruptem, Lastwechsel im Betrieb der Hebevorrichtung.The invention relates to a device and a method for preventing windings of a traction means of a lifting device from widening in the event of a preferably abrupt load change during operation of the lifting device.

Elektrisch betriebene Hebevorrichtungen sind bekannt und finden insbesondere im Bereich der industriellen Fertigung Anwendung, beispielsweise in der Automobilfertigung. Dort werden die elektrisch betriebenen Hebevorrichtungen beispielsweise dazu verwendet, die Körperkraft eines Bedieners beim Heben von Gegenständen zu unterstützen. Dies wird erreicht, indem schwere Gegenstände, an die Hebevorrichtung angehängt oder anderweitig lösbar angebracht werden. Der Bediener kann die Hebevorrichtung von Hand führen und so den Gegenstand in eine gewünschte Position und/oder Ausrichtung bringen. Solche Hebevorrichtungen können auch vollständig automatisiert in der Fertigung eingesetzt werden, d.h. losgelöst von der manuellen Bedienung durch einen Bediener.Electrically operated lifting devices are known and are used in particular in the field of industrial production, for example in automobile production. There, the electrically operated lifting devices are used, for example, to support the physical strength of an operator when lifting objects. This is accomplished by attaching heavy objects to the hoist or otherwise detachably attaching them. The operator can guide the lifting device by hand and thus position the object in a desired position and/or orientation. Such lifting devices can also be used in production in a fully automated manner, i.e. detached from manual operation by an operator.

In der US 6,622,990 B2 wird eine solche Hebevorrichtung beschrieben, bei der ein Bediener einen Endeffektor mit seiner Hand ergreifen kann, an dem eine Last angebracht wird. Der Endeffektor ist über ein Drahtseil an einer Winde befestigt, die von einem Aktuator zum Heben oder Senken der Last angetrieben wird. Der Endeffektor ist mit einem Zugkraftsensor ausgestattet, der die vom Bediener auf den Endeffektor ausgeübte vertikale Kraft misst und ein erstes Signal an eine Steuerung des Aktuators sendet. Die Hebevorrichtung weist außerdem einen Zugkraftsensor auf, der die auf das Drahtseil einwirkende Zugkraft misst und ein zweites Signal an die Steuerung des Aktuators sendet. Die Steuerung legt die Drehgeschwindigkeit des Aktuators aufgrund der beiden Signale fest, um ein Durchhängen des Drahtseils und die damit einhergehende Verletzungsgefahr für den Bediener oder andere sich im Arbeitsbereich befindende Personen zu vermeiden.In the U.S. 6,622,990 B2 describes such a lifting device, in which an operator can grip an end effector with his hand, to which a load is attached. The end effector is attached via wire rope to a winch, which is driven by an actuator to raise or lower the load. The end effector is equipped with a pull force sensor that measures the vertical force exerted by the operator on the end effector and sends a first signal to a controller of the actuator. The hoist also has a tensile force sensor that measures the tensile force on the wire rope and sends a second signal to the actuator controller. The controller determines the rotation speed of the actuator based on the two signals in order to avoid sagging of the wire rope and the associated risk of injury to the operator or other people in the work area.

Im Betrieb, kann es allerdings zu einem Lastwechsel kommen, wie beispielsweise bei einer Entlastung der Hebevorrichtung aufgrund eines Anhebens der Last zum Beispiel durch den Bediener oder einer weiteren im Arbeitsbereich mit dem Bediener zusammenarbeitenden Person und/oder Maschine (beispielsweise einem Gabelstapler) oder beim Absetzen der Last mit hoher Geschwindigkeit. Der Aktuator, mit der das Drahtseil auf- oder abgewickelt werden kann, dreht sich jedoch weiter, bis anhand des Kraftsensorsignals die Drehgeschwindigkeit des Aktuators angepasst wird. Dies dauert in der Regel zu lange. Hinzu kommt, dass der Aktuator eine gewisse Trägheit aufweist, wodurch er auch dann noch eine gewisse Zeit weiterdreht, wenn dieser angehalten werden soll. Das Drahtseil ist biegsam, weist jedoch eine gewisse Schubsteifigkeit auf. Wenn die Last beispielsweise auf dem Boden aufsetzt, und sich der Aktuator weiterdreht, kann es zum Aufweiten der Wicklungen des Drahtseils auf der Winde kommen. Dies kann insbesondere bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten der Winde zu Schäden an der Winde, zum Beispiel der Windenabdeckung, und/oder zu Schäden am Drahtseil führen.During operation, however, a load change can occur, such as when the lifting device is relieved due to the load being lifted, for example by the operator or another person and/or machine working with the operator in the work area (e.g. a forklift) or when setting down the load at high speed. However, the actuator, which is used to wind or unwind the wire rope, continues to turn until the speed of rotation of the actuator is adjusted based on the force sensor signal. This usually takes too long. In addition, the actuator has a certain inertia, which means that it continues to turn for a certain time even when it is supposed to be stopped. The wire rope is flexible, but has a certain shear stiffness. For example, if the load touches the ground and the actuator continues to rotate, the windings of wire rope on the winch may expand. This can lead to damage to the winch, for example the winch cover, and/or damage to the wire rope, particularly at high operating speeds of the winch.

In der WO 2007/084553 A2 wird eine weitere Hebevorrichtung beschrieben. Diese Hebevorrichtung weist ebenfalls einen elektrischen Motor als Aktuator und eine Steuerung auf. Die Steuerung ist dazu eingerichtet, eine Winde zu betreiben, auf die ein Drahtseil gewickelt ist. Die Hebevorrichtung weist außerdem eine Bedienvorrichtung zum Bedienen des elektrischen Motors über die Steuerung auf. Die Winde bildet mit dem elektrischen Motor eine Antriebseinheit, die auf einem Rahmen befestigt ist. Dieser Rahmen weist einen Lastsensor und einen Seildurchhangsensor auf, mit denen aus der Rotation der Antriebseinheit bestimmt werden kann, ob das Drahtseil durchhängt.In the WO 2007/084553 A2 another lifting device is described. This lifting device also has an electric motor as an actuator and a controller. The controller is configured to operate a winch on which wire rope is wound. The lifting device also has an operating device for operating the electric motor via the controller. The winch forms a drive unit with the electric motor, which is attached to a frame. This frame has a load sensor and a cable slack sensor that can be used to determine from the rotation of the drive unit whether the cable is slack.

Auch bei diesem Ansatz kann es im Betrieb zu einem Auflaufen des Drahtseils kommen, welche durch den Seildurchangsensor und dem Lastsensor in der Winde zu spät erkannt werden können.With this approach, too, the wire rope can run up during operation, which can be detected too late by the rope sag sensor and the load sensor in the winch.

Davon ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die Wickelschonend arbeitet.Proceeding from this, it is the object of the invention to provide a device and a method that works in a manner that is gentle on the winding.

Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst:This object is achieved with the device according to claim 1:

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vermeidung einer Aufweitung von Wicklungen eines auf einer von einem elektrischen Motor angetriebenen Winde aufgewickelten Zugmittels einer Hebevorrichtung bei Lastwechsel im Betrieb weist eine Steuereinrichtung und eine Lastvorrichtung auf. Das Zugmittel kann beispielsweise ein Drahtseil, ein Kabel oder auch ein Band sein. An der Winde ist ein Ende des Zugmittels befestigt. Der elektrische Motor kann beispielsweise ein Schrittmotor oder ein Servomotor sein. Der elektrische Motor kann außerdem ein Getriebe aufweisen, der oder das vorzugsweise selbsthemmend ausgestaltet sein kann. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, den elektrischen Motor derart anzusteuern, dass das Zugmittel durch die Steuereinrichtung von der Winde auf- und abwickelbar ist. An der Lastvorrichtung ist das andere Ende des Zugmittels mechanisch angeschlossen. Auch ist an die Lastvorrichtung eine Last lösbar anbringbar. Die Lastvorrichtung weist außerdem eine Detektionseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, ein Auflaufen des Zugmittels zu erfassen und ein Signal an die Steuereinrichtung zu übermitteln. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, bei Erhalt des Signals den elektrischen Motor zu stoppen.The device according to the invention for avoiding an expansion of windings of a traction means of a lifting device wound on a winch driven by an electric motor when the load changes during operation has a control device and a load device. The traction means can be a wire rope, a cable or a band, for example. One end of the traction mechanism is attached to the winch. The electric motor can be a stepping motor or a servo motor, for example. The electric motor can also have a gear, which can preferably be designed to be self-locking. The control device is set up to control the electric motor in such a way that the traction mechanism can be wound up and unwound from the winch by the control device. The other end of the traction device is mechanically connected to the load device. A load can also be detachably attached to the load device. The load device also has a detection device which is set up to detect an impact of the traction means and to transmit a signal to the control device tell The control device is set up to stop the electric motor when the signal is received.

Hierdurch wird es möglich, den elektrischen Motor unmittelbar bereits zu Beginn eines Auflaufens des Zugmittels zu stoppen. Das Unterbringen der Detektionseinheit in der Lastvorrichtung schafft einen Zeitvorteil gegenüber anderen Stellen zum Detektieren des Auflaufens, weil das Auflaufen von der Detektionseinheit erfasst wird bevor das Zugmittel schlaff wird. Zusätzlich kann der elektrische Motor ohne die Notwendigkeit einer weiteren, aufwendigen Signalverarbeitung eines Messsignals gestoppt werden, wie dies beispielsweise bei einer Kraft-, Drehmoment- oder Beschleunigungsmessung der Fall ist. Durch das unmittelbare Stoppen des elektrischen Motors kann verhindert werden, dass sich das Zugmittel durch einen ruckartigen Lastwechsel im Betrieb und einem Weiterdrehen des elektrischen Motors auf der Winde aufweitet und sich in der Winde verkeilt und/oder gegen die Windenabdeckung schiebt. Es können so Schäden an der Winde und/oder am Zugmittel selbst vermieden werden.This makes it possible to stop the electric motor as soon as the traction mechanism begins to run up. Accommodating the detection unit in the load device creates a time advantage over other locations for detecting the impact, because the impact is detected by the detection unit before the traction means becomes slack. In addition, the electric motor can be stopped without the need for further, complex signal processing of a measurement signal, as is the case, for example, with a force, torque or acceleration measurement. The immediate stopping of the electric motor can prevent the traction means from expanding on the winch and becoming wedged in the winch and/or pushing against the winch cover due to a sudden change in load during operation and further rotation of the electric motor. In this way, damage to the winch and/or to the traction mechanism itself can be avoided.

Das von der Detektionseinheit gelieferte Signal kann beispielsweise ohne eine Tiefpassfilterung zur Rauschunterdrückung direkt erzeugt werden, sobald die Detektionseinheit ein Auflaufen des Zugmittels erfasst. Die Detektionseinheit kann zum Erfassen des Auflaufens des Zugmittels einen Schalter oder Taster aufweisen. Das Signal kann zum Beispiel ein analoger Schaltimpuls sein. Alternativ kann es sich auch um anderweitige Signale, zum Beispiel eine Impulsfolge, wie eine Folge aus Rechteckimpulsen oder dergleichen, oder auch Analogsignale handeln. Im einfachsten Fall ist das Signal ein Schaltsignal, welches beispielsweise ein Einschaltsignal oder ein Ausschaltsignal sein kann. Das Signal kann so von der Steuereinrichtung ohne weitere Verarbeitung empfangen und verwendet werden. Auf eine aufwändige Analog-/Digitalwandlung von Sensorsignalen in der Steuereinrichtung oder der Detektionseinheit kann daher verzichtet werden. Die Detektionseinheit ist vorzugsweise durch einen separaten Kommunikationskanal, insbesondere drahtgebunden, mit der Steuereinrichtung verbunden, so dass keine Verzögerungen durch Signalumsetzung auftreten, beispielsweise aufgrund von aufwändigen Kommunikationsprotokollen bei der Verwendung von Kommunikationsbussystemen.The signal supplied by the detection unit can be generated directly, for example without low-pass filtering for noise suppression, as soon as the detection unit detects an impact of the traction means. The detection unit can have a switch or button to detect the overrunning of the traction mechanism. The signal can be an analog switching pulse, for example. Alternatively, other signals can also be involved, for example a pulse sequence, such as a sequence of square-wave pulses or the like, or also analog signals. In the simplest case, the signal is a switching signal, which can be a switch-on signal or a switch-off signal, for example. The signal can thus be received and used by the control device without further processing. A complex analog/digital conversion of sensor signals in the control device or the detection unit can therefore be dispensed with. The detection unit is preferably connected to the control device by a separate communication channel, in particular by wire, so that no delays occur due to signal conversion, for example due to complex communication protocols when using communication bus systems.

Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, dass die Detektionseinheit in der Lastvorrichtung untergebracht ist. Es wird dadurch möglich, direkt an dem Lastende der Hebevorrichtung ein Auflaufen des Zugmittels, vorzugsweise mechanisch, zu erfassen. Durch das direkte Übermitteln eines Signals zum Stoppen des elektrischen Motors an die Steuereinrichtung kann der elektrische Motor sofort gestoppt werden. Ein Aufweiten des Zugmittels auf der Winde und etwaige dadurch entstehenden Schäden an Winde und am Zugmittel können so verhindert werden.A special feature of the device according to the invention is that the detection unit is accommodated in the load device. This makes it possible to detect, preferably mechanically, an impact of the traction means directly at the load end of the lifting device. By directly transmitting a signal to stop the electric motor to the controller, the electric motor can be stopped immediately. A widening of the traction means on the winch and any resulting damage to the winch and the traction means can be prevented in this way.

Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung eine Motorsteuereinheit auf, an die das Signal der Detektionseinheit übermittelt wird, wobei die Motorsteuereinheit dazu eingerichtet ist, bei Erhalt des Signals den elektrischen Motor zu stoppen. Durch das Übermitteln des Signals an die Motorsteuerung kann der elektrische Motor schneller gestoppt werden. Die Reaktionszeit der Steuereinrichtung zum Stoppen des elektrischen Motors kann so weiter reduziert werden.The control device preferably has a motor control unit to which the signal from the detection unit is transmitted, the motor control unit being set up to stop the electric motor when the signal is received. By transmitting the signal to the motor controller, the electric motor can be stopped more quickly. The reaction time of the control device for stopping the electric motor can thus be further reduced.

In einer Ausführungsform weist die Lastvorrichtung ein Zugmittelanschlusselement und eine Lastanschlusseinrichtung auf, wobei das Zugmittelanschlusselement relativ zu der Lastanschlusseinrichtung entlang einer Vertikalrichtung der Lastvorrichtung verschiebbar angeordnet ist. Die Detektionseinheit ist vorzugsweise fest in Bezug auf das Zugmittelanschlusselement oder die Lastanschlusseinrichtung an der Lastvorrichtung angebracht. Das zweite Ende des Zugmittels ist insbesondere an das Zugmittelanschlusselement angeschlossen. Bei einem Lastwechsel kann es so zu einer Verschiebung des Zugmittelanschlusselements relativ zur Lastanschlusseinrichtung kommen, die durch die Detektionseinheit mechanisch erfasst werden kann.In one embodiment, the load device has a traction device connection element and a load connection device, the traction device connection element being arranged such that it can be displaced relative to the load connection device along a vertical direction of the load device. The detection unit is preferably fixed to the load device in relation to the traction mechanism connection element or the load connection device. The second end of the traction mechanism is in particular connected to the traction mechanism connection element. In the event of a load change, the traction mechanism connection element can be displaced relative to the load connection device, which can be mechanically detected by the detection unit.

Die Last kann an die Lastanschlusseinrichtung lösbar angebracht werden. Beispielsweise weist die Lastanschlusseinrichtung ein Befestigungselement zum Anbringen der Last auf, wie zum Beispiel einen Haken oder einen Karabinerhaken.The load can be detachably attached to the load connection device. For example, the load connection device has a fastening element for attaching the load, such as a hook or a snap hook.

Vorzugsweise weist die Lastanschlusseinrichtung mindestens ein Federelement auf, das dazu eingerichtet ist, das Zugmittelanschlusselement in eine erste Position relativ zur Lastanschlusseinrichtung zu halten, wenn die Lastvorrichtung unbelastet ist. Die Lastvorrichtung ist beispielsweise unbelastet, wenn keine Last an der Lastvorrichtung angebracht ist. Außerdem ist dies insbesondere dann der Fall, wenn eine Federkraft des Federelements, die in dieselbe Richtung wie die Gewichtskraft der Last zeigt, größer als eine von der Hebevorrichtung aufgebrachte Zugkraft ist, die entgegen der Richtung der Gewichtskraft der Last zeigt.The load connection device preferably has at least one spring element which is set up to hold the traction mechanism connection element in a first position relative to the load connection device when the load device is unloaded. For example, the load device is unloaded when no load is attached to the load device. In addition, this is the case in particular when a spring force of the spring element, which points in the same direction as the weight of the load, is greater than a tensile force applied by the lifting device, which points in the opposite direction to the weight of the load.

Vorzugsweise befindet sich das Zugmittelanschlusselement in einer zweiten (von der ersten Position verschiedenen) Position relativ zur Lastanschlusseinrichtung, wenn die Lastvorrichtung belastet ist. Die Lastvorrichtung ist beispielsweise dann belastet, wenn eine Last an der Lastvorrichtung angebracht ist, d.h. die Federkraft des Federelements, die in dieselbe Richtung wie die Gewichtskraft der Last zeigt, kleiner als eine von der Hebevorrichtung aufgebrachte Zugkraft ist, die entgegen der Richtung der Gewichtskraft der Last zeigt.The traction mechanism connection element is preferably in a second position (different from the first position) relative to the load connection device when the load device is loaded. The load device is loaded, for example, when a load on the load device is attached, ie the spring force of the spring element, which points in the same direction as the weight of the load, is smaller than a tensile force applied by the lifting device, which points in the opposite direction to the weight of the load.

Die Detektionseinheit weist vorzugsweise mindestens ein Schaltmittel auf, das betätigt wird, wenn das Zugmittelanschlusselement in der ersten Position relativ zur Lastanschlusseinrichtung angeordnet ist. Als Schaltmittel kann beispielsweise ein Schalter, ein Taster, Positionsschalter, Endschalter oder Grenztaster verwendet werden. Hierdurch kann auf möglichst einfache Weise ein Auflaufen des Zugmittels in der Lastvorrichtung mechanisch ermittelt werden und an die Steuereinrichtung signalisiert werden.The detection unit preferably has at least one switching means that is actuated when the traction mechanism connection element is arranged in the first position relative to the load connection device. For example, a switch, a button, a position switch, a limit switch or a limit switch can be used as the switching means. In this way, it is possible, in the simplest possible manner, to mechanically determine that the traction means has run into the load device and to signal this to the control device.

Zusätzlich oder alternativ kann die Detektionseinheit ein (zweites) Schaltmittel aufweisen, das betätigt wird, wenn sich das Zugmittelanschlusselement in der zweiten Position relativ zur Lastanschlusseinrichtung befindet. Wenn das zweite Schaltmittel zusätzlich verwendet wird, weist die Detektionseinheit Informationsredundanz auf, wodurch die Sicherheit, ein Auflaufen des Zugmittels zu erfassen, verbessert werden kann.Additionally or alternatively, the detection unit can have a (second) switching means, which is actuated when the traction mechanism connection element is in the second position relative to the load connection device. If the second switching means is also used, the detection unit has information redundancy, which means that the security of detecting an overhanging of the traction means can be improved.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Detektionseinheit dazu eingerichtet, das Signal an die Steuereinheit zu senden, wenn sich das Zugmittelanschlusselement in der ersten Position relativ zur Anschlusseinrichtung befindet.In a preferred embodiment, the detection unit is set up to send the signal to the control unit when the traction mechanism connection element is in the first position relative to the connection device.

Vorzugsweise besteht in der Detektionseinheit und der Steuereinrichtung eine drahtgebundene Verbindung, wodurch eine schnelle und fehlerunanfällige, einfache Verbindung zwischen der Detektionseinheit und der Steuereinrichtung umgesetzt werden kann. Die drahtgebundene Verbindung kann durch eine Kabelverbindung realisiert sein. Die Lastvorrichtung kann außerdem eine Buchse aufweisen, die ein einfaches Kontaktieren der Detektionseinheit per Kabel ermöglicht.There is preferably a wired connection in the detection unit and the control device, as a result of which a quick and error-free, simple connection can be implemented between the detection unit and the control device. The wired connection can be realized by a cable connection. The load device can also have a socket that allows easy contacting of the detection unit by cable.

Insbesondere weist die Lastanschlusseinrichtung mindestens ein Gehäuse auf, in welchem die Detektionseinheit untergebracht ist, wodurch die Detektionseinheit innerhalb der Lastvorrichtung, nach außen hin nicht sichtbar und vor äußeren mechanischen Einflüssen geschützt, untergebracht werden kann.In particular, the load connection device has at least one housing in which the detection unit is accommodated, as a result of which the detection unit can be accommodated within the load device, not visible from the outside and protected from external mechanical influences.

Vorzugsweise weist die Lastanschlusseinrichtung eine Bedieneinheit und ein Befestigungselement auf, wobei die Bedieneinheit und/oder das Befestigungselement durch mindestens ein Drehgelenk um eine Längsachse drehbar an der Lastanschlusseinrichtung befestigt ist/sind. So kann eine die an der Lastvorrichtung angebrachte Last gedreht werden, ohne dass die Bedieneinheit und/oder das Zugmittelanschlusselement durch eine Drehung des Befestigungselements verdreht wird.The load connection device preferably has an operating unit and a fastening element, wherein the operating unit and/or the fastening element is/are fastened to the load connection device by at least one rotary joint so that it can be rotated about a longitudinal axis. In this way, a load attached to the load device can be rotated without the operating unit and/or the traction mechanism connection element being rotated by rotating the fastening element.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein zweites Ende des Zugmittels mit der Winde derart verbunden, dass der Wickel relativ zu der Wickeltrommel der Winde begrenzt verdrehbar und gegen die Aufwickelrichtung gegen einen Anschlag drehfest gehalten ist. Bei Verdrehung des Wickels in die Aufwickelrichtung kann das Ende des Zugmittels von dem Anschlag abheben. So können Schäden an der Winde oder dem Zugmittel auch für den Fall verhindert werden, dass ein Auflaufen des Zugmittels nicht vollständig verhindert wird.In a preferred embodiment, a second end of the traction means is connected to the winch in such a way that the winding can be rotated to a limited extent relative to the winding drum of the winch and is held against a stop in a rotationally fixed manner counter to the winding direction. When the roll is twisted in the winding direction, the end of the traction means can lift off the stop. In this way, damage to the winch or the traction device can also be prevented in the event that the traction device is not completely prevented from running up.

Vorzugsweise weist die Winde außerdem mindestens ein Windenfederelement und eine Ankerscheibe auf, an der das zweite Ende des Zugmittels befestigt ist. Die Ankerscheibe ist vorzugsweise gegen eine Federkraft des Windenfederelements relativ zu der Wickeltrommel entlang und gegen die Aufwickelrichtung der Wickeltrommel begrenzt verdrehbar befestigt. Insbesondere ist der Ankerscheibe entlang der Abwicklungsrichtung ein Drehanschlag zugeordnet, um diese unverdrehbar mitzunehmen, d.h. sie weist einen harten Anschlag in diese Richtung auf. Insbesondere kann die Ankerscheibe in der Aufwickelrichtung um einen Winkel von mehr als 160°, vorzugsweise mehr als 190°, weiter bevorzugt mehr als 220°, oder ganz besonders bevorzugt von mehr als 240° von dem Anschlag weg verdreht werden.Preferably, the winch also has at least one winch spring element and an anchor disk to which the second end of the traction means is attached. The armature disk is preferably fastened so that it can be rotated to a limited extent relative to the winding drum against a spring force of the winch spring element relative to the winding drum and against the winding direction of the winding drum. In particular, the armature disk is assigned a rotary stop along the unwinding direction in order to take it with it in a non-rotatable manner, i.e. it has a hard stop in this direction. In particular, the anchor disk can be rotated away from the stop in the winding direction by an angle of more than 160°, preferably more than 190°, more preferably more than 220°, or very particularly preferably more than 240°.

Ferner wird die Aufgabe durch das Verfahren nach Anspruch 15 gelost:

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermeidung einer Aufweitung der Wicklungen eines auf einer von einem elektrischen Motor angetriebenen Winde aufgewickelten Zugmittels einer Hebevorrichtung bei Lastwechsel im Betrieb umfasst folgende Schritte: Erfassen eines Auflaufen des Zugmittels in der Lastvorrichtung; Erzeugen eines Signals in der Lastvorrichtung; Übermitteln des Signals von der Lastvorrichtung an die Steuereinrichtung; und Stoppen des elektrischen Motors durch die Steuereinrichtung bei Erhalt des Signals.

Furthermore, the task is solved by the method according to claim 15:

The method according to the invention for avoiding an expansion of the windings of a traction device, which is wound up on a winch driven by an electric motor, of a lifting device when the load changes during operation, comprises the following steps: detecting an impact of the traction device in the load device; generating a signal in the load device; transmitting the signal from the load device to the controller; and stopping the electric motor by the controller upon receipt of the signal.

Sämtliche Merkmale und Vorteile, die in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben wurden, insbesondere in Bezug auf die Detektionseinheit, die Steuereinrichtung und die Lastvorrichtung, sind ebenso auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar.All the features and advantages that have been described in relation to the device according to the invention, in particular in relation to the detection unit, the control device and the load device, are also applicable to the method according to the invention.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Weiterbildungen oder Details der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, der Beschreibung sowie aus den Ansprüchen. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2a, 2b einen Ausschnitt eines Querschnitts der Lastvorrichtung im belasteten und unbelasteten Zustand,
3a, 3b eine Detailansicht eines Querschnitts der Lastvorrichtung im belasteten und unbelasteten Zustand,
4a, 4b ein Detailausschnitt eines Querschnitts eines weiteren Beispiels der Lastvorrichtung im belasteten und unbelasteten Zustand,
5 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
6 ein schematisches Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
7 eine Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
8 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Winde,
9a-9c Draufsichten eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Winde, und
10a-10c eine Draufsicht der Winde in einem Zustand, bei der die Ankerscheibe gegenüber der Wickeltrommel verdreht ist.

Further details of advantageous developments or details of the invention result from the drawings, the description and the claims. Show it:

1 a schematic view of an embodiment of the device according to the invention,
2a , 2 B a section of a cross-section of the load device in the loaded and unloaded state,
3a , 3b a detailed view of a cross section of the load device in the loaded and unloaded state,
4a , 4b a detailed section of a cross section of another example of the load device in the loaded and unloaded state,
5 a circuit diagram of an embodiment of the device according to the invention,
6 a schematic circuit diagram of a further embodiment of the device according to the invention,
7 a block diagram of an embodiment of the device according to the invention,
8th a schematic view of an embodiment of the winch according to the invention,
9a-9c Top views of an embodiment of the winch according to the invention, and
10a-10c a plan view of the winch in a state in which the anchor plate is rotated relative to the winding drum.

In 1 ist eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielhaft dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Hebevorrichtung 10 eine Winde 11 auf. Ein erstes Ende E1 des Zugmittels Z ist an der Lastvorrichtung 13 befestigt, so dass die Lastvorrichtung 13 über das Zugmittel Z von der elektrisch betriebenen Winde 11 angehoben und abgelassen werden kann. Ein zweites Ende E2 des Zugmittels Z ist an der Winde befestigt und kann von der Winde 11 auf- und abgewickelt werden.In 1 a schematic view of the device according to the invention is shown as an example. In this exemplary embodiment, the lifting device 10 has a winch 11 . A first end E1 of the traction device Z is fastened to the load device 13 so that the load device 13 can be raised and lowered by the electrically operated winch 11 via the traction device Z. A second end E2 of the traction means Z is attached to the winch and can be wound up and unwound from the winch 11 .

Ein elektrischer Motor steht in Antriebsverbindung mit der Winde 11. Eine Steuereinrichtung 12 steht in Steuerverbindung mit dem Motor M. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Steuereinrichtung 12 eine übergeordnete Hauptsteuereinheit 35 und eine untergeordnete Motorsteuereinheit 15 auf. Die Motorsteuereinheit 15 kann beispielsweise ein Inverter sein. Die Hauptsteuereinheit 35 ist dazu eingerichtet, für den elektrischen Motor M Betriebsparameter P festzulegen. Die Betriebsparameter P können beispielsweise einen Winkel, eine Position, eine Drehgeschwindigkeit, eine Drehbeschleunigung und/oder ein Drehmoment umfassen. Die Hauptsteuereinheit 35 gibt die Betriebsparameter an die Motorsteuereinheit 15 weiter. Die Motorsteuereinheit 15 steuert den elektrischen Motor M derart an, dass die von der Hauptsteuereinheit 35 vorgegebenen Betriebsparameter P von dem elektrischen Motor M umgesetzt werden. Der elektrische Motor M kann außerdem beispielsweise mit einem Positionssensor oder einem Drehmomentsensor ausgestattet sein. Messwerte des elektrischen Motors M können über eine Kommunikationsverbindung an die Hauptsteuereinheit 35 übermittelt werden. Die Kommunikationsverbindung kann beispielsweise ein Kommunikationsbus 33 sein, wie in 1 dargestellt.An electric motor is in driving connection with the winch 11. A controller 12 is in control connection with the motor M. The motor control unit 15 may be an inverter, for example. The main control unit 35 is set up to define operating parameters P for the electric motor M. The operating parameters P can include, for example, an angle, a position, a rotational speed, a rotational acceleration and/or a torque. The main control unit 35 forwards the operating parameters to the engine control unit 15 . The motor control unit 15 controls the electric motor M in such a way that the operating parameters P specified by the main control unit 35 are implemented by the electric motor M. The electric motor M can also be equipped with a position sensor or a torque sensor, for example. Measured values of the electric motor M can be transmitted to the main control unit 35 via a communication link. The communication connection can be a communication bus 33, for example, as in 1 shown.

In diesem Ausführungsbeispiel weist die Lastvorrichtung 13 ein Zugmittelanschlusselement 16 auf, an das das erste Ende E1 des Zugmittels angeschlossen ist. Die Lastvorrichtung 13 weist außerdem eine Lastanschlusseinrichtung 17 auf, wobei das Zugmittelanschlusselement 16 relativ zu der Lastanschlusseinrichtung 17 entlang einer Vertikalrichtung V verschiebbar ist. In der Lastvorrichtung 13 ist außerdem eine Detektionseinheit 14 angeordnet, die eine Verschiebung des Zugmittelanschlusselements 16 gegenüber der Lastanschlusseinrichtung 17 erfasst. Ein Verschieben des Zugmittelanschlusselements 16 gegenüber der Lastanschlusseinrichtung 17 kann durch Absetzen oder Aufstoßen der Last verursacht werden. Die Detektionseinheit 14 ist dazu eingerichtet ist, ein Aufsetzen der Last vor Erschlaffung des Zugmittels zu erfassen. Setzt die Last auf oder wird sie extern angehoben werden dadurch auch schiebende oder stoßende Kräfte auf das Zugmittel übertragen.In this exemplary embodiment, the load device 13 has a traction mechanism connection element 16 to which the first end E1 of the traction mechanism is connected. The load device 13 also has a load connection device 17 , the traction mechanism connection element 16 being displaceable along a vertical direction V relative to the load connection device 17 . A detection unit 14 is also arranged in the load device 13 , which detects a displacement of the traction element connection element 16 in relation to the load connection device 17 . Displacement of the traction mechanism connection element 16 in relation to the load connection device 17 can be caused by the load being set down or pushed open. The detection unit 14 is set up to detect the placement of the load before the traction means relaxes. If the load touches down or is lifted externally, pushing or impact forces are also transferred to the traction mechanism.

Die Detektionseinheit 14 ist dazu eingerichtet, ein Signal S an die Steuereinrichtung 12 zu senden, wenn von der Detektionseinheit 14 ein Aufsetzen der Last und damit ein Auflaufen des Zugmittels erfasst. Die Steuereinrichtung 12 ist dazu eingerichtet, bei Erhalt des Signals S den elektrischen Motor M zu stoppen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Detektionseinheit 14 mit der Motorsteuereinheit 15 verbunden und sendet das Signal S direkt an diese.The detection unit 14 is set up to send a signal S to the control device 12 when the detection unit 14 detects that the load has touched down and thus that the traction mechanism has overrun. The control device 12 is set up to stop the electric motor M when the signal S is received. In this exemplary embodiment, the detection unit 14 is connected to the engine control unit 15 and sends the signal S directly to it.

Die Lastvorrichtung 13 weist in diesem Ausführungsbeispiel außerdem eine Bedieneinheit 22 und ein Befestigungselement 23 auf. Die Bedieneinheit 22 ist unterhalb der Lastanschlusseinrichtung 17 über ein Drehgelenk 34 mit der Lastanschlusseinrichtung verbunden. Die Bedieneinheit 22 ist so um eine Längsachse 24 der Lastvorrichtung 13 drehbar. Darüber hinaus ist das Befestigungselement 23 unterhalb der Bedieneinheit 22 angeordnet. Das Befestigungselement 23 ist ebenfalls über ein Drehgelenk 34 mit der Bedieneinheit 22 verbunden. Hierdurch wird ein freies Drehen des Befestigungselements 23 gegenüber der Bedieneinheit 22 und gegenüber der Lastanschlusseinrichtung 17 ermöglicht.In this exemplary embodiment, the load device 13 also has an operating unit 22 and a fastening element 23 . The operating unit 22 is connected to the load connection device below the load connection device 17 via a rotary joint 34 . The operating unit 22 can thus be rotated about a longitudinal axis 24 of the load device 13 . In addition, the fastening element 23 is arranged underneath the operating unit 22 . The fastening element 23 is also connected to the operating unit 22 via a rotary joint 34 . This allows the fastening element 23 to rotate freely relative to the operating unit 22 and relative to the load connection device 17 .

In den 2a und 2b ist eine Detailausschnitt der Lastvorrichtung 13 im unbelasteten Zustand ( 2a) und im belasteten Zustand (2b) im Querschnitt dargestellt.In the 2a and 2 B 13 is a detail of the loading device 13 in the unloaded state Condition ( 2a) and in the loaded state ( 2 B) shown in cross section.

In 2a ist das Zugmittelanschlusselement 16 relativ zur Lastanschlusseinrichtung 17 durch die Federelemente 18 in der ersten Position P1 gehalten. Die Federelemente 18 können beispielsweise Druckfedern sein. Das Zugmittelanschlusselement 16 weist ein drehgelagertes Anschlusselement auf, an das das erste Ende E1 des Zugmittels Z angeschlossen werden kann. Das Zugmittelanschlusselement weist außerdem einen Abschlussring 36 auf, der die erste Position P1 des Zugmittelanschlusselements 16 gegenüber der Lastanschlusseinrichtung 17 festlegt. Die Lastanschlusseinrichtung 17 weist ein gestuftes Gehäuse 21 auf, in welchem die Detektionseinheit 14 untergebracht ist. Die Detektionseinheit 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel fest durch einen Befestigungsrahmen 38 an dem Zugmittelanschlusselement 16 befestigt.In 2a the traction mechanism connection element 16 is held in the first position P1 relative to the load connection device 17 by the spring elements 18 . The spring elements 18 can be compression springs, for example. The traction means connection element 16 has a rotatably mounted connection element to which the first end E1 of the traction means Z can be connected. The traction element connection element also has a closing ring 36 which defines the first position P1 of the traction element connection element 16 in relation to the load connection device 17 . The load connection device 17 has a stepped housing 21 in which the detection unit 14 is accommodated. In this exemplary embodiment, the detection unit 14 is firmly attached to the traction element connection element 16 by a fastening frame 38 .

In diesem Ausführungsbeispiel weist die Lastanschlusseinrichtung 17 außerdem einen Rotationsbegrenzungsmechanismus 39 auf, der eine Rotation des Zugmittelanschlusselements 16 gegenüber der Lastanschlusseinrichtung 17 verhindert. Die Detektionseinheit 14 weist ein Schaltmittel 19 auf, welches derart an der Detektionseinheit 14 angeordnet ist, dass das Schaltmittel 19, wenn sich das Zugmittelanschlusselement 16 relativ zur Lastanschlusseinrichtung 17 in der ersten Position P1 befindet, nicht betätigt wird. In dieser Position ist das Schaltmittel 19 geschlossen, so dass ein Signal S über die Verbindung 40 und einer Anschlussbuchse 37 von der Detektionseinheit 14 zur Steuereinrichtung 12 gesendet werden kann.In this exemplary embodiment, the load connection device 17 also has a rotation limiting mechanism 39 which prevents rotation of the traction element connection element 16 in relation to the load connection device 17 . The detection unit 14 has a switching means 19 which is arranged on the detection unit 14 in such a way that the switching means 19 is not actuated when the traction mechanism connection element 16 is in the first position P1 relative to the load connection device 17 . In this position, the switching means 19 is closed, so that a signal S can be sent from the detection unit 14 to the control device 12 via the connection 40 and a connection socket 37 .

In 2b ist der Ausschnitt aus 2a in einem belasteten Zustand abgebildet. Die Federelemente 18 sind im belasteten Zustand zusammengedrückt. Das Zugmittelanschlusselement 16 ist in Bezug auf die Lastanschlusseinrichtung 17 in einer zweiten Position P2 angeordnet. In dieser Position wird das Schaltmittel 19 der Detektionseinheit 14 von einer Stufe des gestuften Gehäuses 21 der Lastanschlusseinrichtung 17 betätigt. Die Detektionseinheit 14 ist derart eingerichtet, dass das Schaltmittel im betätigten Zustand geöffnet ist, so dass kein Signal S von der Detektionseinheit 14 an die Steuereinrichtung 12 übermittelt wird.In 2 B the snippet is off 2a shown in a loaded condition. The spring elements 18 are compressed in the loaded state. The traction element connection element 16 is arranged in a second position P2 in relation to the load connection device 17 . In this position, the switching means 19 of the detection unit 14 is actuated by a step in the stepped housing 21 of the load connection device 17 . The detection unit 14 is set up in such a way that the switching means is open when it is actuated, so that no signal S is transmitted from the detection unit 14 to the control device 12 .

In den 3a und 3b ist ein weiteres Beispiel der Lastvorrichtung 13 im Querschnitt dargestellt. Das Ausführungsbeispiel aus den 3a und 3b unterscheidet sich von den Ausführungsbeispiel aus den 2a und 2b darin, dass die Detektionseinheit 14 mit einem Befestigungsrahmen 38 ortsfest an der Lastanschlusseinrichtung 17 befestigt ist. In 3a befindet sich das Zugmittelanschlusselement 16 in einer ersten Position P1 in Bezug auf die Lastanschlusseinrichtung 17. In dieser Position ist die Lastvorrichtung 13 unbelastet. Das Schaltmittel 19 ist derart an der Detektionseinheit 14 angeordnet, dass das Zugmittelanschlusselement 16 in der Position P1 das Schaltmittel 19 der Detektionseinheit 14 betätigt. Durch die Betätigung des Schaltmittels 19 wird der Schalter der Detektionseinheit 14 geschlossen, so dass ein Signal S über die Verbindung 40 und die Anschlussbuchse 37 an die Steuereinrichtung 12 übermittelt wird. In 3b befindet sich das Zugmittelanschlusselement entsprechend in Position P2. Das Schaltmittel 19 der Detektionseinheit 14 wird in der Position P2 nicht betätigt.In the 3a and 3b another example of the loading device 13 is shown in cross section. The embodiment from the 3a and 3b differs from the embodiment of the 2a and 2 B in that the detection unit 14 is fastened in a stationary manner to the load connection device 17 with a fastening frame 38 . In 3a the traction element connection element 16 is in a first position P1 in relation to the load connection device 17. In this position the load device 13 is unloaded. The switching means 19 is arranged on the detection unit 14 in such a way that the traction mechanism connection element 16 actuates the switching means 19 of the detection unit 14 in position P1. The actuation of the switching means 19 closes the switch of the detection unit 14 so that a signal S is transmitted to the control device 12 via the connection 40 and the connection socket 37 . In 3b the traction element connection element is accordingly in position P2. The switching means 19 of the detection unit 14 is not actuated in position P2.

In den 4a und 4b ist ein weiteres Beispiel für eine Lastvorrichtung 13 im Querschnitt dargestellt. Das abgebildete Beispiel entspricht im Wesentlichen dem Beispiel aus 2a und 2b mit dem Unterschied, dass in diesem Beispiel kein Rotationsbegrenzungsmechanismus 39 vorgesehen ist, der eine Drehung zwischen den Zugmittelanschlusselement 16 und der Lastanschlusseinrichtung verhindert. In diesem Beispiel ist somit eine Drehung zwischen dem Zugmittelanschlusselement 16 und der Lastanschlusseinrichtung 17 möglich. Die Federelemente 18 können in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Wälzlager, Kugellager oder dergleichen kombiniert werden, um die Drehbarkeit zwischen Zuganschlusselement 16 und Lastanschlusseinrichtung 17 zu ermöglichen.In the 4a and 4b another example of a load device 13 is shown in cross section. The example shown essentially corresponds to the example in 2a and 2 B with the difference that no rotation limiting mechanism 39 is provided in this example, which prevents rotation between the traction mechanism connection element 16 and the load connection device. In this example, rotation between the traction element connection element 16 and the load connection device 17 is therefore possible. In this exemplary embodiment, the spring elements 18 can be combined with a roller bearing, ball bearing or the like in order to enable the rotatability between the tension connection element 16 and the load connection device 17 .

In 5 ist ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Detektionseinheit 14 direkt mit der Motorsteuereinheit 15 verbunden. Wenn die Detektionseinheit 14 ein Auflaufen des Zugmittels Z erfasst, sendet die Motorsteuereinheit 15, die bei Erhalt des Signals S den elektrischen Motor M stoppt. Die Steuereinrichtung 12 weist außerdem eine Hauptsteuereinheit 35 auf, die der Motorsteuereinheit 15 Betriebsparameter P liefert.In 5 is shown a circuit diagram of an embodiment of the device according to the invention. In this exemplary embodiment, the detection unit 14 is connected directly to the engine control unit 15 . When the detection unit 14 detects that the traction means Z has run aground, the motor control unit 15, which stops the electric motor M when the signal S is received, transmits. The control device 12 also has a main control unit 35 which supplies the engine control unit 15 with operating parameters P.

Die in 5 abgebildete Vorrichtung weist außerdem einen Kraftsensors 41 auf, der beispielsweise dazu eingerichtet ist eine auf das Zugmittel Z wirkende Zugkraft zu messen. Das Messsignal wird von einer Messeinheit 43 weiter verarbeitet. Bei der Messeinheit 43 kann es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller handeln. Hierfür wird das Messsignal des Kraftsensors 41 zunächst im A/D-Wandler 42 analog-digital gewandelt. Die Messeinheit 43 kann darüber hinaus beispielsweise das Messsignal tiefpassfiltern, beispielsweise um Messrauschen zu reduzieren. Die Messeinheit 43 ist über einen Kommunikationsbus 33 mit der Steuereinrichtung 12 verbunden.In the 5 The device shown also has a force sensor 41 which is set up, for example, to measure a tensile force acting on the traction means Z. The measurement signal is further processed by a measurement unit 43 . The measuring unit 43 can be a microcontroller, for example. For this purpose, the measurement signal of the force sensor 41 is first converted from analog to digital in the A/D converter 42 . In addition, the measuring unit 43 can, for example, low-pass filter the measurement signal, for example in order to reduce measurement noise. The measuring unit 43 is connected to the control device 12 via a communication bus 33 .

In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung als schematisches Schaltbild abgebildet. Das in 6 abgebildete Beispiel entspricht im Wesentlichen dem Beispiel aus 5, mit dem Unterschied, dass hier die Detektionseinheit 14 dazu eingerichtet ist, das Signal S an die Hauptsteuereinheit 35 zu schicken.In 6 another exemplary embodiment of the device according to the invention is shown as a schematic circuit diagram. This in 6 The example shown essentially corresponds to the example 5 , with the difference that here the detection unit 14 is set up to send the signal S to the main control unit 35.

7 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel kann eine Last L mechanisch an die Lastanschlusseinrichtung 17 lösbar angebracht werden, beispielsweise durch Einhängen in einem Haken. Die Lastanschlusseinrichtung kann auch als eine Handgriffeinheit ausgestaltet sein, die einen Handgriff enthält, der von einem Bediener mit seiner Hand ergriffen werden kann. 7 shows a block diagram of an embodiment of the device according to the invention. In this exemplary embodiment, a load L can be attached mechanically to the load connection device 17 in a detachable manner, for example by hanging it on a hook. The load connection device can also be designed as a handle unit that contains a handle that can be gripped by an operator's hand.

In 7 weist die Lastanschlusseinrichtung 17 einen Gewichtskraftsensor 53 auf, der dazu eingerichtet ist, eine auf die Last L einwirkende Gewichtskraft zu messen, wenn die Last L an der Lastanschlusseinrichtung 17 aufgehängt ist. Außerdem weist die Lastanschlusseinrichtung 17 einen Kraftsensor 41 auf, der dazu eingerichtet ist, die auf den Handgriff der Lastanschlusseinrichtung 17 einwirkende Kraft zu messen. Alternativ zu dem Kraftsensor 41 kann beispielsweise auch ein kapazitiver Sensor verwendet werden, der dazu eingerichtet ist, einen Abstand zwischen mindestens zwei beabstandeten Elektroden anhand der Kapazität oder Kapazitätsänderung zu bestimmen.In 7 the load connection device 17 has a weight force sensor 53 which is set up to measure a weight force acting on the load L when the load L is suspended from the load connection device 17 . In addition, the load connection device 17 has a force sensor 41 which is set up to measure the force acting on the handle of the load connection device 17 . As an alternative to the force sensor 41, a capacitive sensor can also be used, for example, which is set up to determine a distance between at least two spaced electrodes based on the capacitance or change in capacitance.

Der Gewichtskraftsensor 53 und der Kraftsensor 41 sind kommunikativ mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit 52 (einer Human-Maschine-Interface-Einheit, HMI-Einheit) verbunden. Die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit 52 ist dazu eingerichtet, die von dem Gewichtskraftsensor 53 und dem Kraftsensor 41 erzeugten Messsignale zu empfangen und zu verarbeiten.The weight force sensor 53 and the force sensor 41 are communicatively connected to a man-machine interface unit 52 (a human-machine interface unit, HMI unit). The human-machine interface unit 52 is set up to receive and process the measurement signals generated by the weight force sensor 53 and the force sensor 41 .

Die Lastanschlusseinrichtung 17 weist außerdem eine Detektionseinheit 14 mit beispielsweise einem Schalter auf, die dazu eingerichtet ist, zu erfassen, ob die Lastanschlusseinrichtung 17 belastet oder unbelastet ist. Dies kann, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, damit einhergehen, dass das Zugmittels Z aufläuft. Die Detektionseinheit 14 ist entsprechend dazu eingerichtet, das Auflaufen des Zugmittels Z zu erfassen. Die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit 52 und die Detektionseinheit 14 sind jeweils mit der Steuereinrichtung 12 eines Antriebs 57 der Winde 11 kommunikativ verbunden. In diesem Beispiel sind beide Einheiten 14, 52 über eine Spiralleitung mit der Steuereinrichtung 12 verbunden. Es ist außerdem möglich, dass nur die Detektionseinheit 14 über eine Spiralleitung mit der Steuereinrichtung 12 verbunden ist. Die Die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit 52 kann auch anderweitig mit der Steuereinrichtung 12 verbunden sein.The load connection device 17 also has a detection unit 14 with a switch, for example, which is set up to detect whether the load connection device 17 is loaded or unloaded. In particular at high speeds, this can be accompanied by the fact that the traction means Z runs aground. The detection unit 14 is accordingly set up to detect the running of the traction means Z. The human-machine interface unit 52 and the detection unit 14 are each communicatively connected to the control device 12 of a drive 57 of the winch 11 . In this example, both units 14, 52 are connected to the control device 12 via a spiral line. It is also possible that only the detection unit 14 is connected to the control device 12 via a spiral line. The human-machine interface unit 52 can also be connected to the controller 12 in some other way.

Die Steuereinrichtung 12 des Antriebs 57 weist eine Steuereinheit 35 auf, die dazu eingerichtet ist, eine Motorsteuereinheit 15 anzusteuern. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Motorsteuereinheit 15 um eine Servo-Einheit, die dazu eingerichtet ist, Positionsmessdaten eines an dem Motor M angeordneten Messwertgebers 55 zu empfangen und anhand der Positionsmessdaten den elektrischen Motor M auf eine Soll-Position und/oder eine Soll-Drehgeschwindigkeit zu regeln. In diesem Beispiel ist der elektrische Motor M über ein Getriebe 56 mit der Winde 11 mechanisch verbunden. Das Getriebe kann beispielsweise selbsthemmend ausgestaltet sein.The control device 12 of the drive 57 has a control unit 35 which is set up to control a motor control unit 15 . In this exemplary embodiment, the motor control unit 15 is a servo unit that is set up to receive position measurement data from a sensor 55 arranged on the motor M and, using the position measurement data, to set the electric motor M to a setpoint position and/or a setpoint - Regulate rotation speed. In this example, the electric motor M is mechanically connected to the winch 11 via a gearbox 56 . For example, the transmission can be designed to be self-locking.

In diesem Ausführungsbeispiel weist der Antrieb 57 der Winde 11 außerdem eine Bremsvorrichtung 54 auf. Die Steuereinrichtung 12 ist dazu eingerichtet, die Bremsvorrichtung 54 anzusteuern. In dem in 7 gezeigten Beispiel ist insbesondere die Steuereinheit 35 dazu eingerichtet, die Bremsvorrichtung 54 anzusteuern.In this exemplary embodiment, the drive 57 of the winch 11 also has a braking device 54 . The control device 12 is set up to control the braking device 54 . in the in 7 In the example shown, in particular the control unit 35 is set up to control the braking device 54 .

Die Bremsvorrichtung 54 ist dazu eingerichtet, den elektrischen Motor M zu stoppen. Die Bremsvorrichtung 54 kann beispielsweise als Sicherheitsbremse ausgestaltet sein, bei der z.B. die zum Stoppen des elektrischen Motors M erforderliche Bremskraft über mindestens eine vorgespannte Feder erzeugt wird. Die Sicherheitsbremse kann beispielsweise elektromagnetisch, hydraulisch, oder pneumatisch gelüftet werden, wobei sie in einem energielosen Zustand geschlossen ist. Die Steuereinheit 35 ist dazu eingerichtet, ein Steuersignal an die Bremsvorrichtung 54 zu senden, damit die Bremsvorrichtung 54 gelüftet ist, wenn der elektrische Motors M zum Anheben, Absenken, oder Halten der Last L betrieben wird. Die Steuereinrichtung 12 ist dazu eingerichtet, das Senden des Steuersignals an die Bremsvorrichtung 54 zu unterbrechen, wenn die Steuereinrichtung 12 ein Signal S von der Detektionseinheit 14 empfängt. In dem vorliegenden Beispiel ist die Steuereinheit 35 dazu eingerichtet, ein Signal S von der Detektionseinheit 14 zu empfangen und das Senden des Steuersignals an die Bremsvorrichtung zu unterbrechen, wenn das Signal S empfangen wird. Alternativ kann anstelle der Steuereinheit 35 die Motorsteuereinheit 15 dazu eingerichtet sein, ein Signal S von der Detektionseinheit 14 zu empfangen. In diesem Fall ist die Motorsteuereinheit 15 dazu eingerichtet, ein Steuersignal an die Bremsvorrichtung 54 zu senden und das Senden des Steuersignals an die Bremsvorrichtung zu unterbrechen, wenn das Signal S von der Detektionseinheit 14 empfangen wird.The braking device 54 is set up to stop the electric motor M. The braking device 54 can be designed, for example, as a safety brake, in which, for example, the braking force required to stop the electric motor M is generated via at least one preloaded spring. The safety brake can, for example, be released electromagnetically, hydraulically or pneumatically, it being closed when there is no energy. The control unit 35 is set up to send a control signal to the braking device 54 so that the braking device 54 is released when the electric motor M is operated to lift, lower or hold the load L. The control device 12 is set up to interrupt the transmission of the control signal to the braking device 54 when the control device 12 receives a signal S from the detection unit 14 . In the present example, the control unit 35 is arranged to receive a signal S from the detection unit 14 and to stop sending the control signal to the braking device when the signal S is received. Alternatively, instead of the control unit 35 , the engine control unit 15 can be set up to receive a signal S from the detection unit 14 . In this case, the engine control unit 15 is arranged to send a control signal to the braking device 54 and to stop sending the control signal to the braking device when the signal S is received by the detection unit 14 .

In 8 ist eine schematische Ansicht der Winde 11 abgebildet. Die Winde 11 weist eine Wickeltrommel 25 mit einer Gewindenut auf. Die Wickeltrommel 25 wird von einem Motor M angetrieben. Auf der Wickeltrommel 25 kann das Zugmittel Z auf- und abgewickelt werden. Die Gewindenut der Wickeltrommel 25 führt das Zugmittel Z beim Auf- und Abwickeln entlang einer Drehachse 29 der Wickeltrommel 25 auf der Trommeloberfläche, wodurch das Zugmittel sauber auf- und abgewickelt werden kann. Die Winde 11 kann auch eine Zugmittelführung (nicht abgebildet) aufweisen, beispielsweise ein Führungsschlitten mit einer Öffnung, in der das Zugmittel Z geführt wird. Der Führungsschlitten kann beispielsweise parallel zur Drehachse 29 der Wickeltrommel 25 in einer Führungsschiene (nicht abgebildet) verschiebbar ausgestaltet sein. An den Anschlagspunkten (nicht abgebildet) der Führungsschiene können zum Beispiel Endschalter angeordnet sein, die der Steuereinrichtung 12 übermitteln, wenn das Zugmittel Z vollständig auf der Wickeltrommel 25 auf- oder abgewickelt ist. Die Winde 11 weist eine Trommelabdeckung 44 auf, die die Wickeltrommel 25 vor äußeren mechanischen Einflüssen schützt.In 8th a schematic view of the winch 11 is depicted. The winch 11 has a winding drum 25 with a thread groove. The winding drum 25 is driven by a motor M. The traction means Z can be wound up and unwound on the winding drum 25 . The thread groove of the winding drum 25 guides the traction means Z during winding and unwinding along an axis of rotation 29 of the winding drum 25 on the drum surface, as a result of which the traction means can be wound up and unwound cleanly. The winch 11 can also have a traction means guide (not shown), for example a guide carriage with an opening in which the traction means Z is guided. The guide carriage can, for example, be designed to be displaceable in a guide rail (not shown) parallel to the axis of rotation 29 of the winding drum 25 . Limit switches, for example, can be arranged at the stop points (not shown) of the guide rail, which transmit to the control device 12 when the traction means Z has been completely wound or unwound on the winding drum 25 . The winch 11 has a drum cover 44 which protects the winding drum 25 from external mechanical influences.

Die Wickeltrommel 25 weist außerdem eine Ankerscheibe 27 auf, die mit einem Windenfederelement 26 an einer Seite der Wickeltrommel 25 derart befestigt ist, dass sich die Ankerscheibe 27 entlang einer Aufwickelrichtung 30 relativ zur Wickeltrommel 25 verdrehen kann, während sich die Ankerscheibe 27 entlang einer Abwickelrichtung 31 relativ zur Wickeltrommel 25 nicht verdrehen kann. Die Wickeltrommel 25 weist ein Loch 46 auf, in welches ein Ende des Windenfederelements 26 eingesetzt werden kann. Die Wickeltrommel 25 weist außerdem einen Stift 45 auf, der den Anschlagpunkt der Ankerscheibe gegenüber der Wickeltrommel 25 festlegt.The winding drum 25 also has an armature disk 27, which is fastened to one side of the winding drum 25 with a winch spring element 26 in such a way that the armature disk 27 can rotate along a winding direction 30 relative to the winding drum 25, while the armature disk 27 rotates along an unwinding direction 31 relative to the winding drum 25 can not rotate. The winding drum 25 has a hole 46 into which one end of the winch spring member 26 can be inserted. The winding drum 25 also has a pin 45 which fixes the stop point of the anchor disk relative to the winding drum 25 .

In 9a ist die Seite der Wickeltrommel 25 in Draufsicht abgebildet, an der die Ankerscheibe 27 angeordnet ist. Die Wickeltrommel 25 weist ein Loch 46 auf, in welches ein weiteres Ende des Windenfederelements 26 eingesetzt werden kann. Die Wickeltrommel 25 weist außerdem einen Stift 45 auf, der einen Anschlagpunkt der Ankerscheibe gegenüber der Wickeltrommel 25 festlegt.In 9a the side of the winding drum 25 is shown in plan view, on which the anchor plate 27 is arranged. The winding drum 25 has a hole 46 into which another end of the winch spring element 26 can be inserted. The winding drum 25 also has a pin 45 which defines a stop point of the armature disk relative to the winding drum 25 .

In 9b ist eine Oberseite einer Ankerscheibe 27 abgebildet. Auf der Oberseite der Ankerscheibe 27 weist die Ankerscheibe 27 ein Zugmittelwiderlager 47 auf, in welches das zweite Ende E2 des Zugmittels Z eingehängt werden kann.In 9b an upper side of an armature disk 27 is shown. On the upper side of the armature disk 27, the armature disk 27 has a traction mechanism abutment 47 into which the second end E2 of the traction mechanism Z can be hung.

9c zeigt eine Unterseite der Ankerscheibe 27. Auf der Unterseite der Ankerscheibe 27 ist ein Loch 48 vorgesehen, in welches ein zweites Ende des Windenfederelements 26 eingesteckt werden kann. Die Unterseite der Ankerscheibe 27 weist außerdem eine Nut 49 auf, in welcher der Stift 45 der Wickeltrommel 25 gegen die Federkraft des Windenfederelements 26 verschoben werden kann. Die Nut 49 weist einen ersten Anschlagpunkt 50 und einen zweiten Anschlagpunkt 51 für den Stift 45 auf. Der erste Anschlagspunkt 50 ermöglicht, dass die Ankerscheibe 27 entlang einer Abwickelrichtung 31 unverdrehbar bezüglich der Wickeltrommel 25 gelagert ist. In den 9a bis 9c ist die Ankerscheibe 27 in einem gegenüber der Wickeltrommel 25 nicht verdrehten Zustand abgebildet. 9c shows an underside of the armature disk 27. A hole 48 is provided on the underside of the armature disk 27, into which a second end of the winch spring element 26 can be inserted. The underside of the anchor disk 27 also has a groove 49 in which the pin 45 of the winding drum 25 can be displaced against the spring force of the winch spring element 26 . The groove 49 has a first stop point 50 and a second stop point 51 for the pin 45 . The first stop point 50 makes it possible for the armature disk 27 to be mounted non-rotatably with respect to the winding drum 25 along an unwinding direction 31 . In the 9a until 9c the armature disk 27 is shown in a non-twisted state in relation to the winding drum 25 .

In den 10a bis 10c ist das Beispiel ist die Ankerscheibe 27 aus den 9a bis 9c abgebildet in einem gegenüber der Wickeltrommel 25 verdrehten Zustand abgebildet. In diesem Beispiel ist die Ankerscheibe 27 um etwa 200° gegenüber der Wickeltrommel 25 verdreht.In the 10a until 10c the example is the armature disk 27 from the 9a until 9c shown in a relative to the winding drum 25 twisted state. In this example, the armature disk 27 is rotated by approximately 200° in relation to the winding drum 25.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vermeidung einer Aufweitung der Wicklungen eines auf einer von einem elektrischen Motor angetriebenen Winde aufgewickelten Zugmittels einer Hebevorrichtung bei Lastwechsel im Betrieb weist einen eine Steuereinrichtung und eine Lastvorrichtung auf. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, den elektrischen Motor derart anzusteuern, dass das Zugmittel durch Steuereinrichtung von der Winde auf- und abwickelbar ist. Die Lastvorrichtung weist eine Detektionseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, ein Auflaufen des Zugmittels zu erfassen und ein Signal an die Steuereinrichtung zu übermitteln. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, bei Erhalt des Signals den elektrischen Motor zu stoppen. Hierdurch wird es möglich, den elektrischen Motor bereits zu Beginn eines Auflaufens des Zugmittels unmittelbar zu stoppen, wodurch eine Aufweitung der Wicklung auf der Winde vermieden werden kann.The device according to the invention for avoiding an expansion of the windings of a traction means of a lifting device wound on a winch driven by an electric motor when the load changes during operation has a control device and a load device. The control device is set up to control the electric motor in such a way that the traction means can be wound up and down from the winch by the control device. The load device has a detection device which is set up to detect an impact of the traction means and to transmit a signal to the control device. The control device is set up to stop the electric motor when the signal is received. This makes it possible to stop the electric motor as soon as the traction means begins to run up, thereby avoiding an expansion of the winding on the winch.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Hebevorrichtunglifting device
1111: Windewinch
1212: Steuereinrichtungcontrol device
1313: Lastvorrichtungload device
1414: Detektionseinheitdetection unit
1515: Motorsteuereinheitengine control unit
1616: Zugmittelanschlusselementtraction connection element
1717: Lastanschlusseinrichtungload connection device
1818: Federelementspring element
1919: Schaltmittel (Taster)switching means (button)
2020: drahtgebundene Verbindungwired connection
2121: Gehäuse der LastanschlusseinrichtungHousing of the load connection device
2222: Bedieneinheit der SteuereinrichtungOperating unit of the control device
2323: Befestigungselement für die Lastfastener for the load
2424: Längsachse der LastanschlusseinrichtungLongitudinal axis of the load connection device
2525: Wickeltrommelwinding drum
2626: Windenfederelementwinch spring element
2727: Ankerscheibearmature disk
2828: Befestigungspunktattachment point
2929: Drehachse der WickeltrommelAxis of rotation of the winding drum
3030: Aufwickelrichtung der Wickeltrommelwinding direction of the winding drum
3131: Abwickelrichtung der WickeltrommelUnwinding direction of the winding drum
3232: Messeinheitunit of measure
3333: Kommunikationsverbindung (Kommunikationsbus)Communication link (communication bus)
3434: Drehgelenkswivel joint
3535: Steuereinheitcontrol unit
3636: Abschlussringclosing ring
3737: Anschlussbuchseconnection socket
3838: Befestigungsrahmenmounting frame
3939: RotationsbegrenzungsmechanismusRotation Limiting Mechanism
4040: VerbindungConnection
4141: Kraftsensorforce sensor
4242: A/D-WandlerA/D converter
4343: Messeinheitunit of measure
4444: Trommelabdeckungdrum cover
4545: StiftPen
4646: Loch in der WickeltrommelHole in the winding drum
4747: Zugmittelwiderlagertraction mechanism abutment
4848: Loch in der Ankerscheibehole in the anchor plate
4949: Nutgroove
5050: erster Anschlagpunkt der Ankerscheibefirst stop point of the armature disk
5151: zweiter Anschlagpunkt der Ankerscheibesecond anchor point of the armature disk
5252: Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (HMI-Einheit)Human Machine Interface Unit (HMI Unit)
5353: Gewichtskraftsensorweight force sensor
5454: Bremsvorrichtung (Sicherheitsbremse)Braking device (safety brake)
5555: Messwertgeberstransmitter
5656: Getriebetransmission
5757: Antrieb der Windedriving the winch
E1E1: erstes Ende des Zugmittelsfirst end of the traction means
E2E2: zweites Ende des Zugmittelssecond end of the traction device
LL: Lastload
MM: elektrischer Motorelectric motor
P1P1: erste Position des Zugmittelanschlusselementsfirst position of the traction element connection element
P2p2: zweite Position des Zugmittelanschlusselementssecond position of the traction element connection element
SS: Signalsignal
VV: Vertikalrichtungvertical direction
ZZ: Zugmittel (Drahtseil)pulling means (wire rope)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US 6622990 B2 [0003]
WO 2007084553 A2 [0005]

Claims

Device for preventing the windings of a traction means (Z) wound up on a winch (11) driven by an electric motor (M) of a lifting device (10) from expanding when the load changes during operation, having: - A control device (12) which is set up to control the electric motor (M); and - a load device (13) which is mechanically connected to a first end (E1) of the traction means (Z) and to which a load (L) can be detachably attached, the load device (13) having a detection unit (14) which is is set up to detect an overrunning of the traction means (Z) and to transmit a signal (S) to the control device (12), which is set up to stop the electric motor (M) when the signal (S) is received.

device after claim 1 , characterized in that the control device (12) has a motor control unit (15) to which the signal (S) is transmitted, the motor control unit (15) being set up to switch the electric motor (M) on receipt of the signal (S) to stop.

device after claim 1 or 2 , characterized in that the load device (13) has a traction means connection element (16) connected to the first end (E1) of the traction means (Z) and a load connection device (17) to which the load (L) can be detachably attached, wherein the traction mechanism connection element (16) is arranged to be displaceable relative to the load connection device (17) along a vertical direction (V) of the load device (13).

device after claim 3 , characterized in that the load connection device (17) has at least one spring element (18) which is designed to hold the traction element connection element (16) in a first position (P1) relative to the load connection device (17) when the load device (13) is unencumbered.

device after claim 3 or 4 , characterized in that the traction means connection element (16) is displaced into a second position (P2) relative to the load connection device (17) when the load device (13) is loaded.

device after claim 4 or 5 , characterized in that the detection unit (14) has at least one switching means (19a) which is actuated when the traction mechanism connection element (16) is in the first position (P1) relative to the load connection device (17).

Device according to one of Claims 4 until 6 , characterized in that the detection unit (14) has a further switching means (19b) which is actuated when the traction element connection element (16) is in the second position (P2) relative to the load connection device (17).

Device according to one of the preceding claims, in particular according to one of Claims 4 until 7 , characterized in that the detection unit (14) is set up to send the signal (S) to the control device (12) when the traction mechanism connection element (16) is in the first position (P1) relative to the load connection device (17).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that there is a wired connection (20) between the detection unit (14) and the control device (12).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the load connection device (17) has at least one housing (21) in which the detection unit (14) is accommodated.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the load connection device (17) has an operating unit (22) and a fastening element (23), the operating unit (22) and/or the fastening element (23) being connected by at least one rotary joint (34) is/are fastened to the load connection device (17) so as to be rotatable about a longitudinal axis (24).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the winch (11) has a winding drum (25), a second end (E2) of the traction means (Z) being connected to the winch (11) in such a way that the winding relative to the winding drum (25) of the winch (25) can be rotated to a limited extent and is held against a stop in a rotationally fixed manner against the winding direction.

device after claim 12 , characterized in that the winch (11) further comprises at least one winch spring element (26) and an anchor disk (27), wherein the second end (E2) of the traction means (Z) is attached to the anchor disk (27).

device after Claim 13 , characterized in that the anchor disk (27) is limited against a spring force of the winch spring element (26) relative to the winding drum (25) about an axis of rotation (29) of the winding drum (25) along and against the winding direction (30) of the winding drum (25). is rotatable.

Method for avoiding an expansion of the windings of a traction means (Z) when the load changes during operation of a device according to one of the preceding claims, comprising: - detecting an abutment of the traction means (Z) in the load device (13); - Generating a signal (S) in the load device (13); - Transmission of the signal (S) from the load device (13) to the control device (12); and - stopping the electric motor (M) by the control device (12) upon receipt of the signal (S).