DE2431784C3

DE2431784C3 - Kabelführungsrolle mit Lagerkonstruktion

Info

Publication number: DE2431784C3
Application number: DE2431784A
Authority: DE
Inventors: Myrl Eugene Canoga Park Calif. Orme (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1973-09-24
Filing date: 1974-07-02
Publication date: 1979-08-09
Also published as: FR2257530A1; US3902701A; IT1021138B; DE2431784A1; JPS5059650A; JPS5754439B2; DE2431784B2; FR2257530B1; GB1442486A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabelführungsrolle mit Lagerungskonstruktion, einem Rahmen und einer ersten Lagereinrichtung in dem Rahmen, mit Einrichtungen, die eine Verschiebung der Rolle in ihrer eigenen Ebene durch Verschwenken um eine senkrecht zur Rolle verlaufenden Achse ermöglichen, mit einer zweiten Lagereinrichtung, die an der ersten Lagereinrichtung gehaltert ist und eine Abstützeinrichtung enthält, durch die die Rolle um eine zweite, senkrecht zur erstgenannten Achse verlaufenden Achse und um eine dritte, senkrecht zur ersten und zur zweiten Achse verlaufenden Achse geschwenkt werden kann, wobei die zweite Lagereinrichtung ein die Rolle tragendes gabelförmiges Teil enthält

Es gibt eine Reihe von Anwendungsfällen für eine Haspel- oder Auslegemaschine, die in Verbindung mit einer Vorrichtung verwendet wird, die am Ende eines Kabels von einer Plattform hängt oder am Ende von derselben abgesenkt wird, wie beispielsweise der Plattform eines Schiffes oder eines Helikopters. Im Falle einer Vorrichtung, die von einem Helikopier herabhängt, kann es bedeutungsvoll werden, daß der Winkel erfaßt wird, mit welchem das Kabel den Haspelmechanismus verläßt, und daß man diesen Winkel als Eingangsgröße für die Steuereinrichtungen des Helikopters verwendet, um dadurch den Helikopter über der aufgehängten Vorrichtung schwebend zu halten. Es werden bereits Kabelwinkel-Abtaster in Form von Rollen verwendet, die in Berührung mit dem Kabel gehalten werden. Hiermit läßt sich einigermaßen zufriedenstellend arbeiten, es wird jedoch dabei der Verschleiß bzw. die Reibung am Kabel erhöht Auch die Verlegungsrolle selbst wurde so ausgeführt, daß sie sich nur in einer Ebene dreht, und da diese in Verbindung mit einem Horizontal-Windenmechanismus verwendet wird, der an der Trommel angeordnet ist bzw. dieser zugeordnet ist, kann sich der Berührungswinkel des Kabels mit der Rolle, wenn dieses den Horizontalwindenmechanismus verläßt, so stark schwanken, daß ein erheblicher zusätzlicher Verschleiß des Kabels verursacht wird. Bei neueren Anwendungsfälhn für Haspelmaschinen wurden die Haspelgeschwindigkeiten und die Länge des gewickelten oder ausgelegten Kabels erhöht, so daß die Reibung bzw. der Verschleiß und das Problem vergrößert wurden, die sich aus der Fehlausrichtung des Kabels zur Trommel ergeben, wobei das hier angesprochene Problem sehr schwerwiegend sein kann.

Bei einem Haspelbetrieb mit großer Geschwindigkeit wurde festgestellt, daß die Abnutzung oder der Verschleiß von sowohl dem Kabel als auch dem Flansch der Verlegungs- oder Auslegerolle sehr erheblich ist, und zwar wenigstens zum Teil aufgrund der großen Einlaufwinkel bei der Annäherung des Kabels an die Rolle, wenn der Horizontal-Windenmechanismus das Kabel nahe den äußeren Kanten der Haspel wickelt

Aus der US-PS 36 70 988 ist eine Kabelführungseinrichtung bekannt, die so ausgebildet ist, daß sie einen Schutz für das betreffende Kabel bietet, wenn dieses ungünstig belastet wird. Zu diesem Zweck ist die Windentrommel mit einer spiralförmig verlaufenden Nut ausgestattet, in der das Kabel läuft. Die

Windentrommel ist auf einer Anordnung montiert, die automatisch um vertikale Achse nach Befehlsgabe von t;<iier Winkelfühlervorrichtung gedreht werden kann. Die spiralförmig verlaufende Nut der Windentrommel besitzt eine solche Querschnittsgestalt, daß das Kabel seitlich abgelenkt werden kann, und zwar tangential zur Nut innerhalb eines bestimmten Bogenbereiches, wodurch laterale Kräfte während des Haspelbetriebes und des Windvorganges minimal gehalten werden können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Kabelführungsrolle und Lagerkonstruktion der eingangs definierten Art derart zu verbessern, daß die Kabelführungsrolle in jeder von drei Ebenen einen Winkel einnimmt, in dem die Kraftkomponenten senkrecht zur momentanen Bewegungsrichtung des Kabels minimal gehalten werden und damit die Reibung und der Verschleiß des Kabels auf ein Minimum reduziert werden.

Ausgehend von der Kabelführungsrolle und laut Konstruktion der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rolle derart in dem gabelförmigen Teil angeordnet ist, daß der auflaufende Abschnitt und der abgehende Abschnitt des auf der Rolle laufenden Kabels im wesentlichen jeweils mit der zweiten Schwenkachse und der dritten Schwenkachse ausgerichtet ist

Da die Lagereinrichtungen für die Kabelführungsrolle kardanisch ausgebildet ist, um dem Kabelwinkel zu folgen, wird es möglich, von der Tatsache Gebrauch zu machen, daß die Stellungen der Teile der Lagereinrichtungen direkt auf den Kabelwinkel bezogen werden, so daß dadurch die Notwendigkeit von kabelberührenden Rollen für die Abtastung des Kabelwinkels vermieden wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine erste, ein elektrisches Signal erzeugende Einrichtung vorgesehen sein und an den Rahmen und der ersten Lagereinrichtung angeschlossen sein, weiter eine zweite, ein elektrisches Signal erzeugende Einrichtung vorgesehen sein und einen Abschnitt der zweiten Lagereinrichtung und an das kabelformige Teil angeschlossen sein, wobei die erste und die zweite, ein elektrisches Signal erzeugende Einrichtung auf eine Bewegung um die erste Schwenkachse und um die zweite Schwenkachse aus einer Nullage heraus jeweils ansprechen. Die erste und die zweite, eine elektrisches Signal erzeugende Einrichtung weisen jeweils eine erste Drehtransformatorvorrichtung und eine zweite Drehtransformatorvorrichtung auf, die derart angeordnet sind, daß sie die Bewegung um zwei der drei Drehachsen abtasten können. Jede Drehtransformatorvorrichtung ist so ausgelegt, daß die Phase und die Größe der Ausgangsspannung von der Richtung und von der Größe der Abweichung der Lagereinrichtung von einer Nullposition abhängig sind.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß das die Rolle tragende, gabelförmige Teil eine mit einer Gelenkkugel einer Kugelgelenkkonstruktion in Berührung stehende Paßfläche aufweist, so daß die Rolle um die zweite Schwenkachse und die dritte Schwenkachse schwenken kann, und daß die Gelenkkuge! von einer die erste Lagereinrichtung bildenden Querwelle getragen ist, die in dem Rahmen angeordnet ist und eine Verschiebung der Rolle in ihrer eigenen Ebene ermöglicht

Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine vorteilhafte Weiterbildung erfahren, daß an dem Rahmen und an dem gabelförmigen Ί eil fotoelektrische Vorrichtungen angeordnet sind, um die Abweichung der Rolle von einer Nullposition aus wiedergebende elektrische Signale zu erzeugen. Die fotoelektrische Vorrichtung kann zweckmäßigerweise eine Fotozelle mit zwei Achsen umfassen, die eine Bewegung der Rolle um eine der zwei Schwenkachsen aus einer Nullage heraus anzuzeigen vermag. Die Fotozelle wird zweckmäßigerweise an dem Rahmen angeordnet und weiter

lu wird eine Lampe an dem gabelförmigen Teil angeordnet derart daß sie einen Lichtstrahl auf die Fotozelle werfen kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt einer Kabelführungsrollen- und Lagerungskonstruktion, die nach der Erfindung ausgebildet ist;
F i g. 2 eine Schnittdarstellung nach der Linie 2-2 der

Vorrichtung von Fig. 1;

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung und

Fig.4 eine teilweise Schnittdarstellung nach der Linie 4-4 der Vorrichtung von F i g. 3.

2^:> Gemäß F i g. 1 ist eine Kabelführungsrolle 10 in einem gabelförmigen Teil 12 gelagert, welches an einer Lagerungskonstruktion, die allgemein mit 14 bezeichnet ist befestigt ist Ein Unterwasserwandler oder eine Instrumentenanordnung wird am unteren Ende eines

i^;> Kabels 16 ins Wasser gehängt wobei dieses Kabel um die Rolle 10 zu einem Horizontalwindenmechanismus (nicht gezeigt) läuft. Die Horizontalwinde, die aus irgendeiner der verschiedenen verfügbaren bekannten Vorrichtungen bestehen kann, wickelt das Kabel 16 auf eine Kabeltrommel (ebenfalls nicht gezeigt), die ebenfalls herkömmlich ausgeführt sein kann.

Das gabelförmige Teil 12 ist in einer Lagereinrichtung 18,20 gelagert und zwar derart, daß es sich frei um eine Achse 21 drehen kann, wobei diese Achse mit der Nut in der Rolle 10 direkt ausgerichtet ist, wie dies veranschaulicht ist. Eine Bewegung um diese Achse wird von dem gabelförmigen Teil 12 über einen Stift 22 auf einen Arm 24 übertragen, der an der Mittelwelle eines linearen Drektransformators 26 befestigt ist Das

·'' gabelförmige Teil 12 und ein Teil der Lagerungskonstruktion 14 sind auch um eine vertikale Achse schwenkbar, die durch die Mittellinie eines Stiftes 28 verläuft der durch einen Lagerblock 29 reicht und ebenfalls durch ein ungefähr tassenförmiges Abstützla-

M gerteil 30, welches die untere Abstützung für eine Reihe von Lagern 32 bildet Diese Anordnung ermöglicht eine Bewegung der Rolle 10, des gabelförmigen Teils 12 und eines Teiles der Lagerungskonstruktion 14 um den Stift 28, wenn der Lagerblock 29 sich auf den Lagern 32

M dreht Eine zweite Anordnung von Lagern 33 sorgt für eine relative Bewegung zwischen dem Stift 28 und dem Abstützteil 30.

F i g. 2 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der Linie 2-2 von F i g. 1 und veranschaulicht die Konstruktion,

wi durch welche die Rolle 10 die Möglichkeit erhält sich mit dem gabelförmigen Teil 12 um eine horizontale Achse 44 zu drehen. Die Lagerung des gabelförmigen Teils 12 durch das Teil 14 über die Lager 18 und 20 ist nur in F i g. 1 gezeigt. Der Lagerblock 29 läuft auf den

ti') Lagern 32, und das Lagerabstützteil 30 ist gemäß dieser Darstellung mit seitlich abstehenden Armen 30a und 306 ausgestattet die in einem Rahmen 34 vermittels Lagern 36 und 38 gehaltert sind M't einem Fortsatz des Armes

30 a ist mittels einer Manschette 40 ein zweiter linearer Drehtransformator 42 über Keilwelle verbunden, der auf eine Drehung der Rolle 10 um die Achse 44 anspricht und dabei ein elektrische Signal erzeugt, welche?; sich mit der Richtung und dem Ausmaß der Abweichung der Rolle 10 von einer Nullage ändert.

Hinsichtlich der Betriebsweise der Vorrichtung von F i g. 1 sei erwähnt, daß die hier gezeigte Anordnung in einer Rahmenkonstruktion gehaltert ist, die in F i g. 2 mit dem Bezugszeichen 34 angedeutet ist. An diesem Rahmen ist normalerweise ein Horizontalwindenmechanismus befestigt, der seinerseits die Aufwicklung und Abwicklung des Kabels 16 von einer herkömmlichen Trommel steuert In Abhängigkeit von der Breite der Trommel und der geometrischen Gestalt der Rahmenkonstruktion kann der Horizontalwindenmechanismus, der auch während des Abwickelvorganges arbeitet, bewirken, daß der Winkel des Kabels 16, wenn sich dieses der Rolle nähert, merklich von der Achse 21 abweicht. Bei einer praktischen Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß dieser Winkel nicht ca. 7° auf jeder Seite der Linie überschreitet, die durch die Achse 21 wiedergegeben ist, jedoch ist auch dieser Winkel bereits groß genug, um eine merkliche Abnutzung zu bewirken. Eine Bewegung um die vertikal verlaufende Achse, die sich zum größten Teil auf den Horizontalwindenmechanismus zurückführen läßt, ist nicht so bedeutsam, was die Steuerung der Fahrzeugplattform betrifft. Eine Bewegung um die Achse 21, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist, zeigt jedoch, daß sich die Plattform des Fahrzeugs nicht mehr direkt oberhalb der Lastvorrichtung am Ende des Kabels 16 befindet, und daß das Kabel nicht senkrecht bzw. vertikal nach unten läuft, sondern in einem Winkel. Dieser Abweichwinkel wird durch die Drehtransformatorvorrichtung 26 erfaßt und es wird ein Signal erzeugt, welches sich mit der Richtung und dem Ausmaß der Abweichung von der Vertikalen ändert, und dieses Signal gelangt zum Navigationssystem des Fahrzeugs mit der Plattform, um eine Korrektur einzuleiten. Das gleiche trifft auch im wesentlichen in Verbindung mit der Bewegung um die Achse 44 zu, was zu Ausgangssignalen aus der Drehtransformatorvorrichtung 42 führt. Das Kabel 16 weicht normalerweise von der Vertikalen nicht um mehr als ca. 15° ab, und die Bewegung der zuvor beschriebenen verschiedenen Teile liegt normalerweise innerhalb dieses Bereiches.

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung. In F i g. 3 ist eine Rolle 50 gezeigt, und diese wird in einem gabelförmigen Teil 52 gehaltert, welches in einem Rahmen 54 mit Hilfe einer quer verlaufenden Welle 56 und einer Kugelgelenkkonstruktion 58 (in Fig.4 gezeigt) gelagert ist. Das Kugelgelenkteil 58 ist an der Welle 56 befestigt Das gabelförmige Teil 52 ist relativ zu dem Kugelgelenkteil 58 in der Ebene der Rolle 50 bewegbar, wie dies durch die Linien veranschaulicht ist, welche die Bewegung des gabelförmigen Teils 52 in Fig.3 anzeigen. Beim Betrachten der Kugelgelenkkonstruktion gemäß Fi g. 3 und 4 wird ersichtlich, daß das gabelförmige Teil 52 sich auch um eine Achse drehen kann, die mit 60 bezeichnet ist und die im wesentlichen die gleiche Achse ist, wie die in den F i g. 1 und 2 mit 21 bezeichnete Achse. Die Kugelgelenkkonstruktion ist auch so ausgeführt, daß eine Bewegung um eine Achse 62 möglich ist, die vertikal durch die Kugelgelenkkonstruktion verläuft, und gerade diese Bewegung um diese Achse ermöglicht es, daß die Rolle der Bewegung des Kabels 64 folgen kann, wenn dieses durch den Horizontalwindenmecha-■i nismus gelenkt wird.

Oben an dem gabelförmigen Teil 52 oberhalb der Kugelgelenkkonstruktion 58 ist eine kleine Lampe 66 angebracht Diese Lampe richtet einen Lichtstrahl zu einer Zweiachsen-Fotozelle 68, die an der unteren Seite

ίο des Rahmenteils 54 befestigt ist Um sowohl die Lampe 66 als auch die Fotozelle 68 sauberzuhalten, sind beide Teile in einem flexiblen Balgteil 70 eingeschlossen, welches aus irgendeinem geeigneten flexiblen Material, wie beispielsweise synthetischem Gummi, bestehen

ι ■'< kann. Dieser Balg 70 ist aufgeschnitten veranschaulicht, es sei jedoch erwähnt, daß das obere Ende desselben an der Bodenseite des rahmenförmigen Teiles 54 um die Fotozelle 68 herum abgedichtet ist Es sei hervorgehoben, daß die Kugelgelenkkonstruktion, die in den F i g. 3

?<> und 4 gezeigt ist, im wesentlichen die gleiche Art des Schwenkbetriebes wie diejenige gemäß der Konstruktion der F i g. 1 und 2 ermöglicht

Wenn die Rolle 50 in ihrer eigenen Ebene bewegt wird, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist so führt die Lampe 66

r> eine direkte entsprechende Bewegung aus, und der von dieser erzeugte Lichtpunkt fällt auf die Fotozelle 68, und zwar in einer neuen Lage, die von der Nullage abliegt. Die Fotozelle, die vier Quadranten besitzt und die elektrisch so geschaltet ist, daß ihre Ausgangsgröße in

><< einer gewünschten Proportionalität zum Abstand des Lichtpunktes vom Zentrum der Zelle schwankt, erzeugt dadurch ein Signal, welches die Bewegungsrichtung und die Größe der Bewegung von der Nullposition weg wiedergibt Eine vollständig analoge Ausgangsgröße

■ · ergibt sich aus der Bewegung der Rolle um die Achse 60, wobei die Fotozelle erneut auf die Bewegung des Lichtstrahles anspricht, der von der Lampe 66 stammt, und eine Ausgangsgröße erzeugt die sowohl die Richtung als auch die Größe der Bewegung von der

■ic Nullposition weg wiedergibt Eine Drehung um die vertikale Achse 62 führt jedoch, wenn nicht diese Bewegung zum gleichen Zeitpunkt durch eine Bewegung um eine andere Achse begleitet wird, zu keiner Änderung der Position des Lichtstrahles und auch zu

π'- keiner Ausgangsgröße aus der Fotozelle.

Obwohl nur zwei Ausführungsbeispiele beschrieben und veranschaulicht sind, ist es für den Fachmann ersichtlich, daß Abwandlungen und Abänderungen durchgeführt werden können, die in den Rahmen der

">« Erfindung fallen. So kann beispielsweise die Drehtransformatorvorrichtung, die eine Wechselstromausgangsgröße erzeugt, auch durch andere Typen Wechselstromoder Gleichstromsignale erzeugender Vorrichtungen ersetzt werden, wobei die einfachste Ausführung einer

^j solchen Vorrichtung aus einem Potentiometer besteht In einigen Anwendungsfällen und Installationen kann auch nur ein elektrisches Ansprechverhalten in einer Bewegungsebene benötigt werden. Die Bewegungsgröße, die hier angesprochen wurde, beschränkte sich auf

·*' einen Kegel des Kabelwinkels, der von der Vertikalen ca. 15° beträgt, es sind jedoch auch größere oder kleinere Winkel bei irgendeinem speziellen Anwendungsfall oder irgendeiner speziellen Installation möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kabelführungsrolle mit Lagerungskonstruktion, einem Rahmen und einer ersten Lagereinrichtung in dem Rahmen, mit Einrichtungen, die eine Verschiebung der Rolle in ihrer eigenen Ebene durch Verschwenken um eine senkrecht zur Rolle verlaufenden Achse ermöglichen, mit einer zweiten Lagereinrichtung, die an der ersten Lagereinrichtung gehaltert ist und eine Abstützeinrichtung enthält, durch die die Rolle um eine zweite, senkrecht zur erstgenannten Achse verlaufenden Achse und um eine dritte, senkrecht zur ersten und zur zweiten Achse verlaufenden Achse geschwenkt werden kann, wobei die zweite Lagereinrichtung ein die Rolle tragendes gabelförmiges Teil enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (10) derart in dem gabelförmigen Teil (12) angeordnet ist, daß der auflaufende Abschnitt und der abgehende Abschnitt des auf der Rolle laufenden Kabels (16) im wesentlichen jeweils mit der zweiten Schwenkachse (21) und der dritten Schwenkachse (28') ausgerichtet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste ein elektrisches Signal erzeugende Einrichtung (42) vorgesehen ist und an den Rahmen (34) und der ersten Lagereinrichtung (30) angeschlossen ist, daß eine zweite ein elektrisches Signal erzeugende Einrichtung (26) vorgesehen ist und an einen Abschnitt (14) der zweiten Lagereinrichtung (12,14,29) und an das gabelförmige Teil (12) angeschlossen ist, wobei die erste und zweite ein elektrisches Signal erzeugende Einrichtung (42, 26) auf eine Bewegung um die erste Schwenkachse (44) und um die zweite Schwenkachse (21) aus einer Nullage heraus jeweils ansprechen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite ein elektrisches Signal erzeugende Einrichtung (42, 26) jeweils eine erste Drehtransformatorvorrichtung ίο (42) und eine zweite Drehtransformatorvorrichtung (26) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Rolle (50) tragende gabelförmige Teil (52) eine mit einer Gelenkkugel einer « Kugelgelenkkonstruktion (58) in Berührung stehende Paßfläche aufweist, so daß die Rolle um die zweite Schwenkachse (60) und die dritte Schwenkachse (62) schwenken kann, und daß die Gelenkkugel von einer die erste Lagereinrichtung (5(5) so bildenden Querwelle (56) getragen ist, die in dem Rahmen (54) angeordnet ist und eine Verschiebung der Rolle (50) in ihrer eigenen Ebene ermöglicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rahmen (54) und an dem gabelförmigen Teil (52) fotoelektrische Vorrichtungen (66,68) angeordnet sind, um die Abweichung dor Rolle (50) von einer Nullposition aus wiedergebende elektrische Signale zu erzeugen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- «> zeichnet, daß die fotoelektrische Vorrichtung (66,6I)) eine Fotozelle (68) mit zwei Achsen aufweist, die eine Bewegung der Rolle (50) um eine der zwei Schwenkachsen aus einer Nullage heraus anzuzeigen vermag. ^b5

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotozelle (68) an dem Rahmen (54) angeordnet ist und daß eine Lampe (66) an dem gabelförmigen Teil (52) angeordnet ist, die einen Lichtstrahl auf die Fotozelle (68) wirft