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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wechseln einer
verschlissenen Treibscheibe. Eine solche Treibscheibe ist auf einer
Welle befestigt und führt
ein oder mehrere Antriebsseile bzw. Tragseile. Solche Treibscheiben
werden insbesondere in Aufzugssystemen eingesetzt, um die Antriebskraft
eines Motors auf die Tragseile zu übertragen. Treibscheiben unterliegen
während
des Betriebs einem normalen Verschleiß, der dazu führt, dass
die Treibscheibe nach einer bestimmten Betriebsdauer von der Welle
entfernt und durch eine neue Treibscheibe ersetzt werden muss. Üblicherweise
sind Treibscheibe und Tragseile so aufeinander abgestimmt, dass
die Treibscheibe einem erhöhten
Verschleiß unterliegt,
um andererseits den Verschleiß der
Tragseile möglichst
gering zu halten. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Treibscheibe,
die sich für die
Ausführung
des Verfahrens zum Wechseln der Treibscheibe besonders eignet.
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Aus
der
DE 26 23 013 C2 ist
ein Gerät
zum Spalten von Metallteilen, insbesondere von Schraubenmuttern
bekannt. Derartige Geräte
sind hydraulisch betätigte
Werkzeuge, die benötigt
werden, um z.B. nicht mehr lösbare
Schraubenverbindungen zu öffnen
oder Ketten und Seile zu schneiden.
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Die
DE 43 03 418 A1 beschreibt
eine Bremsscheibe und ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe
für eine
Scheibenbremse. Die Bremsscheibe wird bei der Herstellung mit zwei
Trennzonen und einer Befestigungsvorrichtung versehen. Zur vereinfachten
Montage an Kraftfahrzeugen kann die Brems scheibe in zwei Teile auseinander
gebrochen und an der Welle zur Montage wieder zusammengefügt werden.
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Aus
der
DE 39 12 575 C2 ist
eine Treibscheibe bekannt, die über
ein Getriebe an einen Aufzugsmotor gekoppelt ist. Die Treibscheibe
ist auf einer Welle befestigt, welche beidseitig gelagert ist. Nach einem
entsprechenden Verschleiß der
Treibscheibe muss diese von der Welle entfernt und durch eine neue
Treibscheibe ausgetauscht werden.
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Generell
besteht ein Problem beim Austauschen solcher Treibscheiben darin,
dass aufwendige Montagearbeiten erforderlich sind, wodurch die Betriebskosten
entsprechender Aufzugsanlagen steigen. Bei zweiseitig gelagerten
Antriebswellen muss zur Entfernung der Treibscheibe wenigstens ein
Lager demontiert werden, um die Treibscheibe mit Spezialvorrichtungen
von der Welle abziehen zu können. Erschwerend
kommt hinzu, dass heutzutage möglichst
platzsparende Einbaulagen der Antriebe angestrebt werden bzw. der
Antrieb direkt im Aufzugsschacht angebracht ist, wo dann das Wechseln
der Treibscheibe erhebliche Schwierigkeiten bereitet.
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Es
werden teilweise auch sogenannte fliegende Treibscheiben eingesetzt,
deren Welle nur auf der Motorseite gelagert ist. Auch bei diesen
Anordnungen muss die Treibscheibe mit einer Spezialvorrichtung von
der Welle abgezogen werden. Außerdem
besteht ein erheblicher Nachteil dieser fliegenden Treibscheibenanordnung
darin, dass durch die auf die Treibscheibe wirkenden Gewichtskräfte des Aufzugs
eine unsymmetrische angreifende Radialkraft auf die Aufzugstriebwerke
wirkt, die zu einem unruhigen Lauf und zu einer erhöhten Abnutzung
der Treibscheibe und des Aufzugsseils führt.
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Schließlich ist
es aus dem Stand der Technik bekannt, an beidseitig gelagerten Wellen
geteilte Treibscheiben zu verwenden, die aus mehreren Segmenten
zusammengesetzt sind. Bei einem notwendigen Austausch der Treibscheibe
können
die Segmente voneinander getrennt werden, um die Scheibensegmente
in radialer Richtung von der Welle abnehmen zu können. Der Nachteil dieser Anordnung besteht
vor allem darin, dass geteilte Treibscheiben wesentlich teurer sind.
Da die Kosten der Treibscheibe bei modernen Aufzugsantrieben einen
erheblichen Anteil der Gesamtkosten bestimmen, sind Aufzugssysteme
mit teilbaren Treibscheiben häufig
nicht wettbewerbsfähig
gegenüber
Lösungen,
die einstückige
Treibscheiben verwenden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein verbessertes
Verfahren zum Austausch einer verschlissenen Treibscheibe bereit zu
stellen. Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen,
eine einstückig
ausgebildete Treibscheibe bereit zu stellen, die einen leichteren
Wechsel nach entsprechendem Verschleiß ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Außerdem sind
im Anspruch 11 die Merkmale einer Treibscheibe angegeben, welche
die gestellte Aufgabe ebenfalls löst und in dem genannten Verfahren
vorzugsweise zur Anwendung kommen kann. In den Unteransprüchen werden
bevorzugte Ausführungsformen
des Verfahrens und der Treibscheibe angegeben.
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Um
eine derartige Treibscheibe von der Welle zu lösen, ohne die Treibscheibe
in axialer Richtung von der Welle abziehen zu müssen, werden an der Treibscheibe
Sollbruchstellen bestimmt. Dies kann sowohl bei der Herstellung
der Treibscheibe als auch zu einem späteren Zeitpunkt an einer bereits
auf der Welle montierten Treibscheibe erfolgen. Nachdem diese Sollbruchstellen
ausgebildet wurden, wird der verschlissenen Treibscheibe eine Sprengkraft
eingeprägt,
die so groß ist,
dass die verschlissene Treibscheibe vorrangig an den Sollbruchstellen
auseinander bricht. Die dabei entstehenden Bruchstücke können ohne
spezielle Werkzeuge von der Welle entfernt werden bzw. fallen einfach
ab.
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Es
ist besonders vorteilhaft, wenn die Sprengkraft in symmetrischer
Weise in die Treibscheibe eingeprägt wird, so dass die auf die
Welle einwirkenden Biegekräfte
kleingehalten oder ganz vermieden werden können. Dazu kann beispielsweise
eine zangenförmige
Vorrichtung verwendet werden, über
welche die Sprengkraft an zwei sich gegenüberliegenden Umfangspunkten
der Treibscheibe eingeprägt
wird. Die im Zentrum der Welle wirkenden Kräfte sind dabei im Wesentlichen
gleich Null.
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Insbesondere
bei großen
Treibscheiben kann es vorteilhaft sein, die Sprengkraft in mehreren Schritten
einzuleiten und jeweils die erzeugten Bruchstücke zu entfernen. Beispielsweise
kann in einem ersten Teilschritt der äußere Bereich der Treibscheibe
zerstört
werden, so dass anschließend
eine weitere Sprengkraft auf den inneren Bereich der Treibscheibe
aufgebracht werden kann, um auch diesen Bereich an den vorgesehen
Sollbruchstellen in von der Welle entfernbare Bruchstücke zu zerteilen.
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Die
Sollbruchstellen können
auf unterschiedlichste Weise in der Treibscheibe angeordnet werden.
Beispielsweise sind Einkerbungen, Bohrungen oder sonstige Aussparungen
in radialer oder axialer Richtung möglich, um bewusst Materialschwächungen
hervorzurufen. Die Sollbruchstellen werden an die Art und Weise
der Einprägung
der Sprengkraft angepasst. So ist es beispielsweise denkbar, anstelle einer
von Außen
einzuleitenden mechanischen Kraft, die Sprengkraft direkt innerhalb
der Treibscheibe zu erzeugen. Dafür kommen zum Beispiel hydraulische Elemente
oder Sprengkapseln in Frage, die in Aussparungen in der Treibscheibe
eingesetzt werden und durch eine Querschnittserweiterung die Zerstörung des
Materials hervorrufen. Die Erzeugung der Sprengkraft ist prinzipiell
auf unterschiedlichste Weise denkbar. Neben mechanischen und hydraulischen Einleitungsvorrichtungen
ließe
sich die Sprengkraft auch durch in Aussparungen eingesetzte Wasserpatronen
hervorrufen, die durch Vereisung eine Querschnittserweiterung erfahren.
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Weitere
Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Treibscheibe,
unter gleichzeitiger Darlegung der auszuführenden Verfahrensschritte.
In den beigefügten Zeichnungen
zeigen:
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1 eine
Treibscheibe mit Sollbruchstellen in einer Frontalansicht und in
einer Querschnittsansicht;
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2 eine
prinzipielle Darstellung der Treibscheibe, an welcher eine Vorrichtung
zur Erzeugung einer Sprengkraft angreift;
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3 eine
vereinfachte Querschnittsdarstellung der Treibscheibe mit einer
prinzipiellen Darstellung unterschiedlicher Angriffsstellen für die Einprägung der
Sprengkraft.
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1 zeigt
eine Treibscheibe 1 in zwei unterschiedlichen Ansichten.
In der linken Darstellung ist die Treibscheibe in einer Ansicht
von vorn gezeigt, während
die rechte Darstellung eine Querschnittsansicht der Treibscheibe 1 ist.
Die Treibscheibe 1 besitzt eine Nabe 2, welche
mit einer Achsbohrung 3 versehen ist. Die Achsbohrung 3 ist
angepasst, um die Treibscheibe auf einer angetriebenen Welle (nicht dargestellt)
zu befestigen. Die Befestigung der Treibscheibe 1 kann
auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise durch Aufschrumpfen,
Verkeilen, Versplinten oder in sonstiger Weise, um eine im wesentlichen
schlupffreie Übertragung
des Drehmoments von der Welle auf die Treibscheibe zu ermöglichen. Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist für
die Befestigung der Treibscheibe 1 auf der Welle eine Passfedernut 3a vorgesehen.
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Die
Treibscheibe 1 besitzt weiterhin eine Treibscheibenfläche(-platte) 4,
welche sich von der Nabe bis zu einem äußeren Treibring 5 erstreckt. Über den
Treibring 5 werden im Betrieb die Tragseile (nicht gezeigt)
geführt,
welche beispielsweise an einer Aufzugskabine angebracht sind und
je nach Anwendung über
weitere Umlenkrollen geführt
sein können.
Die hier beschriebene Treibscheibe und das Verfahren zu deren Wechsel
eignet sich aber auch besonders für den Einsatz in umlenkrollenfreien
Systemen.
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An
verschiedenen Positionen der Treibscheibe 1 sind mindestens
eine, zumeist aber mehrere Sollbruchstellen 6 angeordnet.
Die Sollbruchstellen 6 werden vorzugsweise bereits bei
der Herstellung der Treibscheibe in das Material integriert. Die
Sollbruchstellen sind vorzugsweise als Materialschwächungen ausgebildet,
mit dem Ziel, die Treibscheibe 1 an diesen vorbestimmten
Sollbruchstellen bzw. in deren unmittelbarer Nähe zerbrechen zu lassen, wenn
eine vorbestimmte Sprengkraft eingeprägt wird. Die Anzahl und die
Positionierung der Sollbruchstellen hängt von der jeweiligen Konstruktion
der Treibscheibe ab. Als Sollbruchstellen 6 können beispielsweise Bohrungen,
Materialdurchbrüche
in der Treibscheibenfläche 4,
Einkerbungen im Bereich des Treibrings 5 oder auch verjüngte Wandabschnitte,
beispielsweise im Bereich der Nabe 2 dienen.
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Der
Fachmann kann die Größe und die
Position der Sollbruchstellen ohne weiteres selbst bestimmen, unter
Berücksichtigung
der einzuleitenden Sprengkraft und der Festigkeitsanforderungen
an die Treibscheibe während
des normalen Betriebs. Bei der Konstruktion der Treibscheibe muss
dazu eine verän derte
Zielsetzung gegenüber
bisheriger Konstruktionsarbeit an derartigen Gegenständen verfolgt werden.
Bislang wurden Treibscheiben unter dem Gesichtspunkt der während des
Betriebs auftretenden Kräfte
und der Gewichtsanforderungen optimiert, jedoch bestand dabei das
Ziel, bruchgefährdete
Stellen der Treibscheibe durch Materialverstärkungen zu stabilisieren und
zu optimieren. Nunmehr besteht eine zweite Konstruktionsvorgabe
darin, gezielt Sollbruchstellen in die Treibscheibe einzubauen,
um beim Einleiten einer vorgegebenen Sprengkraft das Zerbrechen
der Treibscheibe in der gewünschten Weise
zu bewirken.
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2 zeigt
eine prinzipielle Darstellung der Treibscheibe 1, die in
eine Vorrichtung 10 zur Erzeugung der Sprengkraft eingespannt
ist. Die konkrete Gestaltung der Vorrichtung zur Bereitstellung
der Sprengkraft ist im Wesentlichen von der jeweiligen Einbausituation
der Treibscheibe abhängig.
Bei der in 2 gezeigten Variante wird davon
ausgegangen, dass an den Seiten der Treibscheibe ausreichend Platz
zur Verfügung
steht, um die seitlich angreifende zangenförmige Vorrichtung 10 ansetzen
zu können,
welche eine symmetrische Sprengkraft in radialer Richtung an zwei
Krafteinleitungspunkten 11 der Treibscheibe einprägt. Es ist
zu beachten, dass die Sprengkraft zur Zerstörung der Treibscheibe eingeleitet
werden muss, während
sich die Treibscheibe auf der angetriebenen Welle befindet.
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Um
das gezielte Zerbrechen der Treibscheibe zu bewirken, müssen zuerst
Sollbruchstellen in der Treibscheibe bestimmt werden. Sofern dies
noch nicht während
der Herstellung der Treibscheibe erfolgte, können die Sollbruchstellen auch
bei der eingebauten Treibscheibe angebracht werden, beispiels weise
indem an vorbestimmten Positionen Bohrungen oder Einschnitte in
die Treibscheibenfläche
eingebracht werden.
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Um
die verschlissene Treibscheibe ohne spezielle Abziehvorrichtungen
von der Welle zu entfernen, wird nachfolgend eine Sprengkraft eingeprägt, die
so groß ist,
dass die Treibscheibe an den Sollbruchstellen zerstört wird.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform
setzen dazu zwei Schneidklingen oder Stifte an den Krafteinleitungspunkten 11 an.
Durch elektrische, hydraulische oder auch mechanische Krafterzeuger 12 wird
gegebenenfalls unter Nutzung einer angepassten Übersetzungseinrichtung eine
relativ hohe Kraft auf die Krafteinleitungspunkte 11 ausgeübt. Bei
korrekter Anbringung der Sollbruchstellen und ausreichend hoher
Kraft zerspringt die Treibscheibe gezielt an den Sollbruchstellen.
Die dabei entstehenden Bruchstücke
der Treibscheibe können
nun ohne spezielle Werkzeuge von der Welle entfernt werden.
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Bei
geeignet angebrachten Sollbruchstellen kann die Treibscheibe beispielsweise
in zwei oder drei Teile zerspringen, die dann von der Welle abfallen.
Bei größeren Treibscheiben
ist es aber auch denkbar, die Treibscheibe in mehreren Einzelschritten
stückweise
zu zerbrechen. Nach dem ersten Einleiten einer Sprengkraft entstehen
beispielsweise Bruchstücke
des Treibrings und der Treibscheibenfläche. Um auch die Nabe zu zerbrechen,
wird erneut eine Sprengkraft aufgebracht. Bei Bedarf kann nach Entfernung
der ersten Teilbruchstücke
an den noch auf der Welle verbleibenden Abschnitten der Treibscheibe
eine weitere Sollbruchstelle angebracht werden.
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Es
ist nochmals darauf hinzuweisen, dass es zur Realisierung der hier
beschriebenen Erfindung nicht auf die Art und Weise der Erzeugung
und Einleitung der Sprengkraft ankommt. Bei abweichenden Ausführungsformen
können
die Sprengkräfte
auch in axialer Richtung eingeprägt
werden. Ebenso ist es denkbar, die Sprengkräfte nicht am äußeren Treibring 5 sondern
beispielsweise unmittelbar in der Treibscheibenfläche 4 anzusetzen.
Dort können
Aussparungen vorhanden sein, in welche Krafterzeugungselemente zur
Bereitstellung einer spreizend wirkenden Kraft eingesetzt werden.
Diese Spreizkräfte
wirken als Sprengkraft und lassen die Treibscheibe wiederum an den
Sollbruchstellen auseinanderbrechen. Vielfältige Abwandlungen hinsichtlich
der Erzeugung und Einleitung der Sprengkräfte sind denkbar.
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Um
die unterschiedlichen Möglichkeiten
der Einleitung der Sprengkraft noch besser deutlich zu machen, ist
in 3 eine weitere Querschnittsansicht der Treibscheibe 1 gezeigt.
Es sind zahlreiche Krafteinleitungspunkte 11 mit den zugehörigen Elementen 10 zur
Einleitung der Sprengkraft dargestellt, wobei jeweils nur die Schneidklingen
bzw. Kraftspitzen symbolisiert gezeichnet sind.
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Um
das Auftreten unerwünschter
Biegekräfte
an der angetriebenen Welle zu vermeiden, wird die symmetrische Einleitung
der Sprengkraft bevorzugt. Prinzipiell ist darauf zu achten, dass
beim Einleiten der Sprengkraft die an der angetriebenen Welle resultierenden
Kräfte
möglichst
klein gehalten werden, um eine Beschädigung oder Deformation dieser
Welle bzw. der Lagerelemente der Welle zu vermeiden.
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Sobald
die Treibscheibe in der beschriebenen Art und Weise zerbrochen wurde
und die Bruchstücke
entfernt sind, kann eine neue Treibscheibe auf die Welle aufgesetzt
werden. Bei einseitig gelagerten Wellen wird die Treibscheibe üblicherweise
vom freien Ende aufgeschoben. Wenn ein Ausbau der angetriebenen
Welle im Falle einer zweiseitigen Lagerung vermieden werden soll,
muss als Ersatztreibscheibe eine geteilte Treibscheibe verwendet
werden, die auf der Welle durch Zusammenfügen der Scheibenteile montiert
wird. Wie oben bereits erläutert
wurde, sind diese geteilten Treibscheiben zwar teurer, jedoch wird
der Montageaufwand durch die beschriebene Entfernung der verschlissenen
Treibscheibe soweit reduziert, dass die Gesamtkosten eines derartigen Treibscheibenwechsels
relativ gering gehalten werden können.
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Durch
die Möglichkeit
der nachträglichen
Anbringung von Sollbruchstellen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch bereits eingebaute Treibscheiben gewechselt werden, die herstellerseitig
noch nicht durch entsprechende Sollbruchstellen auf dieses Verfahren
vorbereitet waren.
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- 1
- Treibscheibe
- 2
- Nabe
- 3
- Bohrung
- 3a
- Passfedernut
- 4
- Treibscheibenplatte
- 5
- Treibring
- 6
- Sollbruchstellen
- 10
- Vorrichtung
zur Erzeugung der Sprengkraft
- 11
- Krafteinleitungspunkte
- 12
- Krafterzeuger