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Schleifringlose Übertragung von elektrischen Meßwerten von einem feststehenden
Teil auf einen drehbaren Teil einer Kabeltrommel Die Erfindung bezieht sich auf
die schleifringlose Übertragung von elektrischen Meßwerten von einem feststehenden
Teil auf einen drehbaren Teil einer Kabeltrommel, z. B. bei fahrbaren Kranen zur
übertragung der Meßwerte von am Kranhaken hängenden Lasten.
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Die Übertragung von elektrischen, der Last am Kranhaken entsprechenden
Meßwerten von einem fahrbaren Kran auf eine ortsfeste Schaltwarte oder zu einer
anderen Stelle erfolgt über besondere Meßkabel, die in Abhängigkeit vom Sinn der
Fahrtrichtung des Kranes auf eine Kabeltrommel auf- oder von ihr abgewickelt werden.
Die elektrischen Meßwerte müssen daher von dem ruhenden Teil auf den drehbaren Teil
der Kabeltrommel oder umgekehrt übertragen werden. Diese Übertragung kann aber nicht
ohne weiteres mittels Schleifringen und Bürsten erfolgen, da die bei dieser Übertragungsart
auftretenden Übergangswiderstände zwischen den Bürsten und den Schleifringen in
das Meßergebnis eingehen und damit zu einer Verfälschung der Messung führen können.
Um diese Übergangswiderstände zu vermeiden sind schleifringlose Kabeltrommel bekanntgeworden.
Diese bestehen aus drei gleichachsig angeordneten Kabeltrommeln. Zwei Trommeln sind
miteinander verbunden und gemeinsam drehbar gelagert, während die dritte Trommel
fest mit dem Kran verbunden ist. Zwischen der festen Kabeltrommel und den drehbaren
Kabeltrommeln ist ein Arm drehbar gelagert, der von einem Federmotor angetrieben
wird. An dem einen Ende ist eine Rolle zur Kabelführung und am anderen Ende ein
Gegengewicht vorgesehen. Das eine Ende des Kabels wird an der festen Trommel befestigt.
Auf diese Trommel wird eine von dem maximalen Fahrweg des Krans abhängige Kabellänge
aufgewickelt, über die Führungsrolle des radialen Armes geführt, und dann werden
-auf die innere der beiden miteinander verbundenen Trommeln einige Windungen, aber
in entgegengesetztem Sinn wie bei .der feststehenden und auf die äußere wird wieder
mindestens eine dem maximalen Fahrweg entsprechende Länge aufgewickelt. Beim Fahren
des Krans werden die beiden miteinander verbundenen Kabeltrommeln entsprechend gedreht
und eine dem Fahrweg entsprechende Kabellänge abgewickelt. Gleichzeitig wird von
der feststehenden Trommel über die an dem radialen Arm befestigte Führungsrolle
ein proportionales Kabelstück von -der feststehenden auf die innen liegende drehbare
Trommel umgewickelt. Bei der entgegengesetzten Drehrichtung läuft der Vorgang dann
umgekehrt ab. Beim Anfahren und auch beim Bremsen werden kurzzeitige, jedoch starke
Kräfte besonders durch den umlaufenden Arm auf das Meßkabel ausgeübt, die die Haltbarkeit
des Meßkabels sehr stark herabsetzen. Außerdem sind die Abmessungen dieser bekannten
schleifringlosen Kabeltrommel wesentlich größer als die -einer Kabeltrommel mit
Schleifringen und Bürsten, so daß der nachträgliche Einbau in einen Kran mit erheblichen
Schwierigkeiten verbunden ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine schleifringlose Übertragung der
elektrischen Meßwerte von dem feststehenden Teil auf den drehbaren Teil der Kabeltrommel
oder umgekehrt zu schaffen, deren Einbaumaße einer Kabeltrommel mit Schleifringen
und Bürsten entsprechen bzw. kleiner sind, und bei deren Verwendung die Lebensdauer
des Meßkabels nicht herabgesetzt wird. Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist es bereits
bekannt, von einem feststehenden zu einem drehbaren Teil isolierte elektrische Leiter
mit flachem Querschnitt umzuwickeln, und zwar von dem inneren Umfang eines Zylinders
auf den äußeren Umfang eines konzentrischen Zylinders. Diese Ausführung; durch die
das Meßkabel weitgehend geschont wurde, hat jedoch den Nachteil, daß die in der
Kunststofffolie eingebetteten Leiter infolge der auftretenden Biegebeanspruchungen
oft unterbrochen wurden. Besonders an der Austrittsstelle der Kunststoffolie aus
dem kleinen Zylinder treten oft Unterbrechungen der elektrischen Leiter auf, so
daß ein störungsfreier Betrieb mit einer derartigen schleifringlosen Kabeltrommel
nicht gewährleistet ist.
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Durch die Erfindung soll :die vorstehend genannte Anordnung derart
verbessert werden, daß auch .die in der Kunststoffolie eingebetteten elektrischen
Leiter
unzulässigen Biegebeanspruchungen nicht mehr ausgesetzt werden,
die zur Unterbrechung der elektrischen Leiter führen. Diese spezielle Aufgabe wird
gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kunststoffolie an dem inneren Zylinder
mittels eines in diesem drehbar gelagerten Teiles befestigt ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine in an sich bekannter
Weise zwischen den Windungen der Kunststoffolie befindliche elastische Einlage,
z. B. ein Federband, ebenfalls an dem inneren Zylinder mittels eines in diesem drehbar
gelagerten Teiles befestigt.
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Bei plötzlichen Geschwindigkeitsänderungen kann jedoch der Fall eintreten,
daß der drehbare Befestigungsteil sich nicht schnell genug in die neue Richtung
der Folie einstellen kann, so daß Biegebeanspruchungen nicht immer ganz vermeidbar
sind. Um jedoch auch die bei plötzlichen Geschwindigkeitsänderungen auftretenden
Biegebeanspruchungen vollständig auszuschalten, werden gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung an den Enden zweier parallelliegender Schwingen drehbar gelagerte
Stützen vorgesehen, die mittels geringem Federdruck einer weichen Feder gegen die
Folie und die Zwischenlage. gedrückt werden. Die Schwingen .sind zweckmäßig in dem
inneren Zylinder drehbar gelagert. Die weiche Feder befindet sich ebenfalls inneihalb
des inneren Zylinders und ist zweckmäßig als Schraubenfeder ausgebildet, die einen
die beiden Schwingen verbindenden Bolzen umgibt. Bei einer plötzlichen Geschwindigkeitsänderung
können die Stützrollen infolge der weichen Feder nachgeben, so daß die drehbaren
Befestigungen der Kunststoffolie und der Zwischenlage in dem inneren Zylinder der
Bewegung der Folie und der Zwischenlage folgen und daher keine zu berücksichtigenden
Biegebeanspruchungen auftreten.
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Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung-F i g. 1
stellt eine schleifringlose übertragungseinrichtung gemäß der Erfindung in perspektivischer
Ansicht dar; F i g. 2 zeigt eine Ansicht in axialer Richtung mit weiteren erfindungsgemäßen
Merkmalen, und F i g. 3 stellt einen Schnitt entsprechend der Linie IH-III in F
i g. 2 dar.
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In den Figuren sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen benutzt
worden.
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In F i g.1 ist der äußere Zylinder der besseren Deutlichkeit wegen
nicht dargestellt. Er kann, wie sich aus der F i g. 1 ergibt, durch mindestens drei
auf seinem Umfang verteilte Stifte ersetzt werden. Auf einer Bodenplatte l sind
eine Lötösenleiste 2 sowie die Stifte 3 befestigt. Der innere Zylinder 4 ist gegenüber
der Bodenplatte 1 verdrehbar. An dem Zylinder 4 ist ebenfalls eine Lötösenleiste
5 befestigt. Die in der Kunststoffolie 6 eingebetteten Leiter 7 werden an den Lötösen
der Leiste 5 und 2 angelötet, nachdem die Folie 6 in den durch die Stifte 3 und
die Leiste 2 gebildeten kreisförmigen Raum eingelegt und mittels eines in dem inneren
Zylinder 4 drehbar gelagerten Teiles 19 befestigt ist. Zwischen die einzelnen Windungen
der Kunststoffolie 6 wird zweckmäßig eine elastische Zwischenlage 8, z. B. ein Federband,
eingefügt, da hierdurch Knickurigen der Folie vermieden werden. Wenn der innere
Zylinder 4 in Richtung des Pfeiles 9 gegenüber der Platte 1 verdreht wird, so wird
die Folie 6 und die elastische Zwischen-Lage 8 von dem inneren Umfang des äußeren
Zylinders, der durch die Stifte 3 gebildet wird, auf den Außenumfang des inneren
Zylinders 4 gewickelt.
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Im allgemeinen ist der innere Zylinder 4 mit der Achse der Kabeltrommel
verbunden, während die Platte 1 mit der Kabeltrommel verbunden ist und sich mit
dieser dreht. Aus dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist ohne weiteres zu erkennen, daß eine derartige Einrichtung statt einer Schleifringübertragung
in eine handelsübliche Kabeltrommel eingebaut werden kann.
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In der Ansicht gemäß F i g. 2 sind gegenüber F i g.1 noch zusätzliche
Stützrollen vorgesehen, die an den Enden zweier parallelliegender Schwingen 12 a
und 12b drehbar gelagert sind. Die Schwingen 12a und 12 b sind mittels der Welle
13 miteinander fest verbunden. Die Welle 13 ist in den inneren Zylinder 4 drehbar
gelagert. Mittels einer weichen Feder, die in dem Ausführungsbeispiel als Schraubenfeder
14 ausgebildet ist, wird eine geringe Kraft auf die Schwingen 12 a und 12 b derart
ausgeübt, daß die Stützrollen 11 sich gegen die Folie 6 bzw. die Zwischenlage 8
anlehnen. Das eine Ende 15 der Feder 14 stützt sich an dem inneren Zylinder 4 ab,
während das andere Ende 16 an der Welle 13 befestigt ist. Mittels der Schraube
17, die in den Schlitz 18 eingreift, wird die Drehbewegung der Schwinge
12 begrenzt.
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Die Folie 6 ist an einem in dem inneren Zylinder 4 drehbar gelagerten
Teil 19 befestigt. Ebenfalls ist die elastische Zwischenlage 8 an einem innerhalb
des inneren Zylinders 4 drehbar gelagerten Teil 20 befestigt. Der innere Zylinder
4 besitzt, wie sich aus F i g. 2 ergibt, Aussparungen 21 zur Aufnahme der Stützrollen
11 und der die Stützrollen tragenden Schwingen 12.
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Die Wirkungsweise der in F i g. 2 dargestellten Teile ist folgende.
Beim Umwickeln der Kunststofffolie 6 und der elastischen Zwischenlage 8 von dem
inneren Umfang des durch die Stützrollen, 3 gebildeten äußeren Zylinders auf den
inneren Zylinder 4
können sich die Befestigungsteile 19 und 20 infolge ihrer
drehbaren Lagerung derart einstellen, daß an der Befestigungsstelle keine Biegebeanspruchung
der Folie 6 bzw. der Zwischenlage 8 eintreten kann. Bei einer plötzlichen Geschwindigkeitsänderung
und der hiermit verbundenen hohen Beschleunigung können jedoch die Befestigungsteile
19 und 20 sich nicht mit der entsprechenden Geschwindigkeit in die neue Richtung
einstellen, so daß eine Biegebeanspruchung auftreten kann. Da auf die Schwingen
12 nur eine geringe Federkraft einwirkt, die von einer Feder mit weicher Charakteristik
erzeugt wird, können die an den Schwingen befestigten Stützrollen 11 in Richtung
der Pfeile 22 nachgeben. Die bei einer plötzlichen Geschwindigkeitsänderung hervorgerufene
hohe Beschleunigungskraft wirkt also zunächst auf die Stützrollen 11 ein, so daß
diese in Richtung der Pfeile 22 ausweichen. Während des Ausweichens in Pfeilrichtung
können sich die drehbar gelagerten Befestigungsteile 19 und 20 entsprechend der
neuen Lage der Folie 6 bzw. der Zwischenlage 8 einstellen. Der maximale Verschwenkungswinkel
der Stützrollen 11 um die Welle 13 ist durch den Schlitz 18 in Verbindung mit der
Schraube 17 begrenzt. Bei einer Schwenkung um den'maximal möglichen Winkel befinden
sich die Stützrollen 11 in der Aussparung 21, wie aus der gestrichelten Lage einer
Stützrolle und der diese tragenden Schwingen 12a und 12b zu ersehen ist.