DE202006009750U1

DE202006009750U1 - Leitungstrommelantrieb

Info

Publication number: DE202006009750U1
Application number: DE200620009750
Authority: DE
Original assignee: Wampfler AG
Current assignee: Conductix Wampfler GmbH
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2016-06-21
Also published as: WO2007147709A1

Abstract

Leitungstrommelantrieb zum Auf- und Abwickeln einer Leitung (2), mit einem Sensor (12; 23) zur Messung eines Auslenkwinkels (7; 18) der Leitung (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Messkante (11; 15; 22) vorgesehen ist, die Messkante (11; 15; 22) und der Sensor (12; 23) relativ zueinander drehbar sind, die Messkante (11; 15; 22) und/oder der Sensor (12; 23) mit der Leitung (2) wirkverbunden sind und der Sensor (12; 23) zur Erzeugung eines dem Abstand zwischen Sensor (12; 23) und Messkante (11; 15; 22) entsprechenden Messsignals eingerichtet ist, wobei die Messkante (11; 15; 22) so geformt ist, dass sich in einem vorgegebenen Auslenkwinkelbereich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Abstand und dem Auslenkwinkel (7; 18) ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leitungstrommelantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei bekannten Antrieben für verfahrbare Leitungstrommeln, wie sie beispielsweise bei Container-Verladekränen Anwendung finden, wird die mit einer ortsfesten Speisestelle verbundene Energieversorgungsleitung für den Verladekran mit diesem mitgeführt. Ein Beispiel für einen derartigen Leitungstrommelantrieb zeigt die DE 44 29 268 A1 . Um den Ladekran verfahren zu können, wird die Versorgungsleitung von der am Verladekran angeordneten Leitungstrommel entsprechend der Bewegung des Verladekrans ab- bzw. aufgerollt. Um eine besonders gut angepasste Ablage der Versorgungsleitung in verschiedenen Betriebsbereichen zu erreichen, wird dort der Auslenkwinkel des Kabels gegen die Senkrechte gemessen und zur Ansteuerung der Ab- bzw. Aufwickelbewegung der Versorgungsleitung über den Antrieb der Leitungstrommel verwendet. Der Auslenkwinkel wird hierzu über eine Pendelschwinge erfasst, die von der Versorgungsleitung ausgelenkt wird. Nachteilig bei derartigen Anordnungen ist, dass dort eine mechanische Kraftübertragung zwischen Pendelschwinge und Sensor erfolgen muss, die das Messergebnis verfälscht. Zudem unterliegen diese Vorrichtungen und auch die Sensoren mechanischen Verschleißerscheinungen, beispielsweise Ausschlagen der Lager, oder temperaturabhängigen Einflüssen, beispielsweise Schwergängigkeit bei niedrigen Temperaturen oder Dehnungseffekten aufgrund von Temperaturwechseln. Zudem bauen diese Sensoren relativ groß, schränken die freie Auswahl des Einbauorts der Pendelschwinge ein und sind teuer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Leitungstrommelantrieb bereitzustellen, der eine einfache, genaue und von äußeren Einflüssen weitgehend unbeeinflusste Messung des Auslenkwinkels der Leitung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Leitungstrommelantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein eingangs genannter Leitungstrommelantrieb weist erfindungsgemäß eine Messkante auf, wobei die Messkante und der Sensor relativ zueinander drehbar sind, die Messkante und/oder der Sensor mit der Leitung wirkverbunden sind und der Sensor zur Erzeugung eines dem Abstand zwischen Sensor und Messkante entsprechenden Messsignals eingerichtet ist, wobei die Messkante so geformt ist, dass sich in einem vorgegebenen Auslenkwinkelbereich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Abstand und dem Auslenkwinkel ergibt. Auf diese Weise lässt sich der Auslenkwinkel zwischen Sensor und Messkante einfach und gegenüber äußeren Einflüssen unempfindlich ermitteln, wobei durch die Auswahl der Form der Messkante die Messung leicht für unterschiedliche Anforderungen angepasst und optimiert werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor ein berührungsloser Sensor, beispielsweise ein kapazitiver oder optischer Sensor oder ein Ultraschallsensor. Diese ermöglichen eine zwischen Sensor und Messkante berührungslose Ermittlung des Auslenkwinkels. Bei optischen Sensoren, z.B. Laser- oder Infrarotsensoren, kann der Abstand von Sensor und Messkante durch die Stärke des von der Messkante reflektierten Lichts bestimmt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor ein Induktionssensor. Aufgrund der vom Abstand abhängigen magnetischen Kopplung zwischen Induktionssensor und Messkante lässt sich der Abstand auf einfache Weise und unbeeinflusst von anderen Einflüssen ermitteln.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messkante konvexe Form auf und ist gegenüber dem ortsfesten gelagerten Sensor drehbar. Hierdurch kann die Verkabelung des Sensors fixiert werden. Zudem können bestehenden Anlagen auf einfache Weise nachgerüstet werden.
Weist der Leitungstrommelantrieb einen Richtungssensor auf, der die Richtung der Auslenkung der Messkante ermittelt, kann die Messkante bezüglich der Längsachse der Pendelschwinge oder der Führungsarms vorteilhaft symmetrisch geformt sein. Dies erlaubt eine einfachere Fertigung der Kurvenscheibe und führt aufgrund des geringeren Abstands zwischen Sensor und Messkante zu einer erhöhten Genauigkeit und Auflösung der Messung.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Teils einer Leitungstrommel mit einer Umlenkvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine Detailansicht der Umlenkvorrichtung aus 1 mit einer Kurvenscheibe mit einer ersten Messkante;
3 bis 5 eine Detailansicht der Umlenkvorrichtung aus 2 in einer ersten, zweiten und dritten Stellung;
6 bis 8 eine Detailansicht der Umlenkvorrichtung aus 2 mit einer alternativen, zweiten Messkante in einer ersten, zweiten und dritten Stellung;
9 eine seitliche Draufsicht auf einen Teil einer Leitungstrommel gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
10 eine Detailansicht der Umlenkvorrichtung aus 9 mit einer Kurvenscheibe mit einer dritten Messkante;
11 bis 13 eine Detailansicht der Umlenkvorrichtung aus 10 in einer ersten, zweiten und dritten Stellung;
1 zeigt einen Teil einer an einem nicht dargestellten Container-Verladekran mitgeführten Leitungstrommel 1, wobei derartige Leitungstrommeln 1 auch bei anderen beweglichen Verbrauchern eingesetzt werden können. Die auf der Leitungstrommel 1 gelagerte Leitung 2 besteht aus mehreren, in der Leitung 2 zusammengefügten Einzelkabeln zur Versorgung des Verladekrans mit elektrischer Energie. Hierzu ist die Leitung 2 mit einer zeichnerisch nicht dargstellten ortfesten Einspeisestelle verbunden, gegenüber der sich der Container-Verladekran auf Schienen bewegt. Die Ablage der Leitung 2 auf dem Boden erfolgt, von der Leitungstrommel 1 kommend, über eine ebenfalls an dem Container-Verladekran befestigte Umlenkvorrichtung 3, wobei die Umlenkvorrichtung 3 ein beidseitiges Ablegen der Leitung 2 und somit ein Vorbeifahren des Container-Verladekrans an der Einspeisestelle erlaubt.
Die in 2 im Detail gezeigte Umlenkvorrichtung 3 aus 1 weist einen im Querschnitt trichterförmigen Leitungseingang 4 auf, in den die in 2 von oben von der Leitungstrommel 1 kommende Leitung 2 geführt ist. Am unteren Ende der Umlenkvorrichtung 3 ist ein entsprechender Leitungsausgang 5 vorgesehen. Zur definierten Führung der Leitung 2 sind in der Umlenkvorrichtung 3 Führungsrollen vorgesehen, die in 2 schematisch dargestellt sind.
An der Umlenkvorrichtung 3 ist eine Pendelschwinge 6 zur Messung des Auslenkwinkels 7 (3, 5) der Leitung 2 vorgesehen. Die Pendelschwinge 6 ist an ihrem in 2 oberen Ende um eine im wesentlichen horizontal und parallel zum Boden verlaufende Drehachse D frei drehbar angeordnet. Das in 2 untere Ende der Pendelschwinge G weist eine Pendelführung 8 auf, die an der Leitung 2 anliegt. Um ein möglichst verlustarmes Ab- bzw. Aufrollen der Leitung 2 zu ermöglichen und dennoch die Leitung 2 definiert in der Pendelschwinge 6 zu führen, sind an der Pendelführung 8 beidseitig Führungsrollen 9 vorgesehen. Die definierte Führung zwischen Umlenkvorrichtung 3 und Pendelführung 8 ist notwendig, um einen klar definierten Winkelbezug für die Winkelmessung bereitzustellen.
Wie aus 2 und besonders gut aus 3 bis 5 hervorgeht, ist am drehbar gelagerten Ende der Pendelschwinge 6 eine Kurvenscheibe 10 mit einer Messkante 11 angeordnet, die aus einem magnetisch leitfähigen Stahlblech besteht. Weiter ist an der Umlenkvorrichtung 3 oberhalb der Drehachse D der Pendelschwinge 6 ein Induktionssensor 12 befestigt. Die Messachse M des Induktionssensors 12 verläuft in der Drehebene der Pendelschwinge 6 und entlang der Längsachse L der Nullstellung der Pendelschwinge 6, wenn diese senkrecht nach unten hängt, wie in 4 gezeigt. Wird die Pendelschwinge 6 durch eine Bewegung des Ladekrans und der daraus folgenden Bewegung der durch die Umlenkvorrichtung 3 geführten Leitung 2 aus der Nullstellung ausgelenkt, so wird die Messkante 11 am Induktionssensor 12 berührungslos vorbei geführt, wie in 3 und 5 dargestellt. Der Induktionssensor 12 übermittelt bei unterschiedlichen Abständen 13, 13' und 13'' zur Messkante 11 aufgrund der daraus resultierenden unterschiedlichen magnetischen Kopplung ein dem jeweiligen Abstand entsprechendes Spannungs- oder Stromsignal an eine hier nicht zeichnerisch dargestellte Antriebssteuerung weiter. Der Sensor kann aber auch über einen Datenbus mit der Antriebssteuerung verbunden sein.
Die Messkante 11 der Kurvenscheibe 10 in 3 bis 5 ist so geformt, dass sich der Abstand 13 zwischen Messkante 11 und Induktionssensor 12 von dem in 3 gezeigten maximalen Auslenkwinkel 7 der Pendelschwinge 6 über den Abstand 13' in der in 4 gezeigten Nullstellung der Pendelschwinge 6 nach links zum anderen maximalen Ausschlagwinkel 7 der Pendelschwinge 6 nach rechts in 5 zum Abstand 13'' verringert.
Hierdurch kann der Auslenkwinkel 7 der Pendelschwinge 6 über den gesamten Auslenkwinkelbereich zuverlässig bestimmt werden, da der Abstand zwischen Messkante 11 und Induktionssensor 12 eine eindeutige Zuordnung zu einem bestimmten Auslenkwinkel 7 erlaubt. Der Zusammenhang zwischen dem winkelabhängigen Abstand von Induktionssensor 12 zu Messkante 11 ist hier linear gewählt, so dass in der Antriebssteuerung der Auslenkwinkel 7 einfach mittels einer in der Antriebssteuerung gespeicherten linearen Berechnungsformel berechnet oder aus einer in der Antriebssteuerung gespeicherten Zuordnungstabelle ermittelt werden kann.
Die in 6 bis 8 gezeigte Winkelmessvorrichtung unterscheidet sich von der in 3 bis 5 gezeigten im wesentlichen durch die Form der Messkante 15. Gleiche Teile werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Bei der hier gezeigten Ausführung weist die Antriebssteuerung eine Richtungssensor auf, der die Richtung der Auslenkung des Kabels 2 nach rechts bzw. nach links ermittelt. Die an einer Kurvenscheibe 14 angeordnete Messkante 15 ist deshalb symmetrisch zur Längsachse L der Pendelschwinge 6 und symmetrisch zur Messachse M des Induktionssensors 12 in Nullstellung der Pendelschwinge 6 geformt. Demnach ergibt sich bei Auslenkung der Pendelschwinge 6 aus der Nullstellung nach links oder rechts ein wertmäßig identischer Abstand, der maximal bis zum Abstand 16'' geht. Durch die symmetrische Form wird die Fertigung der Kurvenscheibe 14 mit Messkante 15 erleichtert. Zudem kann die Genauigkeit bzw. Auflösung des Auslenkwinkels erhöht werden, da der Abstand zwischen Induktionssensor 12 und Messkante 15 bei maximalem Ausschlag der Pendelschwinge 6 nur halb so groß sein muss, wie in der Ausführung nach 3 bis 5. Die Auflösung des Induktionssensors 12 kann also feiner gewählt werden.
In 9 bis 13 ist eine Leitungstrommel 1 für einen Verladekran mit einer Umlenkvorrichtung 17 gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung gezeigt. Derartige Verladekräne fahren nicht an der Einspeisestelle vorbei, so dass die Leitung 2 nur in eine Richtung abgelegt werden muss. Da sich diese Ausführung von der oben beschriebenen Ausführung im wesentlichen durch die Ausbildung der Umlenkvorrichtung 17 unterscheidet, werden vor allem die Unterschiede erläutert. Gleiche Teile werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Umlenkvorrichtung 17 ist in Bodennähe geführt und weist nur einseitig Führungsrollen zur definierten Führung der Leitung 2 auf. Um den Auslenkwinkel 18 der Leitung 2 zu bestimmen, ist an der Umlenkvorrichtung 17 ein der Pendelschwinge 6 entsprechender Führungsarm 19 vorgesehen, der am einen Ende um eine Drehachse d drehbar an der Umlenkvorrichtung 17 gelagert ist. Am anderen Ende umgreift der Führungsarm 19 die Leitung 2, wobei zwei Führungsrollen 20 eine möglichst reibungsfreie Führung ermöglichen. Auch hier dient die definierte Führung der Leitung 2 in der Umlenkvorrichtung zur Sicherstellung eines definierten Auslenkwinkels für die Auslenkwinkelmessung. Am drehbar gelagerten Ende des Führungsarms 19 ist eine Kurvenscheibe 21 mit Messkante 22 drehfest angebracht. Die Messkante 22 wird an einem Induktionssensor 23 vorbeigeführt, der fest an der Umlenkvorrichtung 17 in der Drehebene der Messkante 22 angeordnet ist.
Wie die Messkante 11 der Ausführung in 3 bis 5 ist die Messkante 22 in 11 bis 13 so geformt, dass sich der Abstand zwischen Induktionssensor 23 und Messkante 22 von einer in 11 gezeigten ersten Stellung 24 des Führungsarms über eine in 12 gezeigte zweite Stellung 24' zu einer in 13 gezeigten dritten Stellung 24'' des Führungsarms 19 vergrößert, so dass eine eindeutige Zuordnung zwischen Abstand und Auslenkwinkel 18 des Führungsarms 19 gegeben ist. Die Nullstellung des Führungsarms 19 bzw. der Messkante 22 ist in diesem Fall die in 11 gezeigte erste Stellung.
Die Form der hier gezeigten unterschiedlichen Messkanten 11, 15 bzw. 22 gemäß den 3 bis 8 bzw. 11 bis 13 kann entweder analytisch bestimmt werden, beispielsweise durch einen quadratischen, elliptischen, exponentiellen oder trigonometrischen Zusammenhang zwischen Auslenkwinkel und Abstand, oder auf empirische Weise durch einmalige Bestimmung der Abstände für verschiedene Auslenkwinkel bei der Inbetriebnahme und Interpolation bei Zwischenwinkeln. Ausschlaggebend ist nur, dass der Zusammenhang zwischen Abstand und Auslenkwinkel im möglichen Auslenkwinkelbereich eine eindeutige Zuordnung zwischen Auslenkwinkel und Abstand ermöglicht.
Bei den hier beschriebenen durchgehenden Messkanten 11, 15 bzw. 22 kann der Auslenkwinkel kontinuierlich über den gesamten Auslenkwinkelbereich bestimmt werden.
Alternativ können die Messkanten 11, 15 bzw. 22 aber auch stufen- oder treppenförmig ausgebildet sein, so dass der Auslenkwinkel abschnittsweise bestimmt werden kann.
Ebenfalls ist es möglich, die Anordnung von Induktionssensor 12, 23 und Messkante 11, 15 bzw. 22 zu vertauschen. So kann der Induktionssensor 12, 23 beispielsweise an der Pendelschwinge 6 bzw. dem Führungsarm 19 angeordnet werden, während die Messkante 11, 15 bzw. 22 fest an der Umlenkvorrichtung 3 bzw. 17 angeordnet ist. Die Messkante 11, 15 bzw. 22 würde dann eine an die Drehbewegung des Sensors 12, 23 angepasste konkave Form im Gegensatz zu der konvexen Form in den 3 bis 8 bzw. 11 bis 13 haben.
In einem nicht zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel wird als Sensor kein berührungsloser Induktionssensor verwendet, sondern ein Abstandssensor mit einem Gleitstift, der auf der Messkante entlang gleitet und ständig an die Messkante angedrückt wird, beispielsweise durch eine Feder. Der Abstand zwischen Sensor und Messkante ist dann durch die Auslenkung des Gleitstifts aus einer vorgegebenen Nullstellung festgelegt, beispielsweise aus der in 4, 6 oder 11 gezeigten Nullstellung.

Claims

Leitungstrommelantrieb zum Auf- und Abwickeln einer Leitung (2), mit einem Sensor (12; 23) zur Messung eines Auslenkwinkels (7; 18) der Leitung (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Messkante (11; 15; 22) vorgesehen ist, die Messkante (11; 15; 22) und der Sensor (12; 23) relativ zueinander drehbar sind, die Messkante (11; 15; 22) und/oder der Sensor (12; 23) mit der Leitung (2) wirkverbunden sind und der Sensor (12; 23) zur Erzeugung eines dem Abstand zwischen Sensor (12; 23) und Messkante (11; 15; 22) entsprechenden Messsignals eingerichtet ist, wobei die Messkante (11; 15; 22) so geformt ist, dass sich in einem vorgegebenen Auslenkwinkelbereich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Abstand und dem Auslenkwinkel (7; 18) ergibt.
Leitungstrommelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (12; 23) ein berührungslos arbeitender Sensor ist.
Leitungstrommelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Induktionssensor (12; 23) ist.
Leitungstrommelantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkante (11; 15; 22) so geformt ist, dass sich der Abstand zwischen Sensor (12; 23) und Messkante (11; 15; 22) linear mit der Drehbewegung ändert.
Leitungstrommelantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkante (11; 15; 22) treppenförmig geformt ist.
Leitungstrommelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkante konkav geformt ist und der Sensor gegenüber der ortsfesten gelagerten Messkante drehbar ist.
Leitungstrommelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkante (11; 15; 22) konvex geformt ist und gegenüber dem ortsfesten gelagerten Sensor (12; 23) drehbar ist.
Leitungstrommelantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Führung der Leitung (2) eine Pendelschwinge (6) oder Führungsarm (17) aufweist, an deren drehbar gelagertem Ende eine Kurvenscheibe (10; 14) mit der Messkante (11; 15; 22) angeordnet ist.
Leitungstrommelantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Richtungssensor zur Bestimmung der Richtung des Auslenkwinkels (7; 18) bezüglich einer Messachse (M) des Sensors (12) vorgesehen ist und die Messkante (15) bezüglich einer Nullstellung der Messkante (15) gegenüber der Messachse (M) zur Bildung zweier Auslenkwinkelbereiche symmetrisch geformt ist.
Leitungstrommelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen Abstand und Auslenkwinkel (7; 18) als Zuordnungstabelle in einer Antriebssteuerung gespeichert ist.
Leitungstrommelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen Abstand und Auslenkwinkel (7; 18) als Berechnungsformel in der Antriebssteuerung gespeichert ist.