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Verfahren zum schlupffreien Verholen eines
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Seiles oder dergleichen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum schlupffreien Verholen eines Seiles
oder ähniicher flexibler Kraftübertragungselemente und einer Anordnung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Verfahren und Anordnungen zum Verholen sind in den verschiedensten
Ausführungsformen und für mannigfaltige Verwendungszwecke bekannt. So sind beispielsweise
aus der DOS 2 311 912 und der DAS 1 556 458 Verholvorrichtungen bekannt, die im
ersten Fall Kraftübertragungsvorrichtungen aufweisen und als Differentialgetriebe
ausgebildet und mit zusätzlichen Bremsen für den Seilablauf versehen sind. Im zweiten
Fall handelt es sich um eine Vorrichtung, die vor allem zum selbsttätigen Ausgleich
eines horizontalen Schiffsversatzes dient.
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Alle diese genannten Einrichtungen sind allein schon vom gerätemäßigen
und konstruktiven Aufwand her nur beschränkt einsatz- und verwendungsfähig.
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Die Funktions- und Betriebssicherheit ist oft nicht ausreichend.
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Durch die DAS 1 028 454 ist ein Spill für Segelleinen bekannt geworden,
auf dessen mit dem Spillkopf verbundenen Zahnrad zwei Sperrklinken arbeiten, von
denen die eine an dem Sockel, die andere an einem kreisbogenförmig hin- und herbeweglichen
Betätigungshebel angelenkt ist, der seinerseits
wiederum um den
Spillzapfen drehbar gelagert ist.
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Der Spillkopf besteht in diesem Fall mit dem Zahnkranz aus einem Stück
und dreht sich um einen Zapfen, der mit dem Sockel der Vorrichtung ebenfalls aus
einem Stück gefertigt ist, wobei zwei Sperrklinken federbelastet in den Zahnkranz
eingreifen. Diese Vorrichtung setzt jedoch voraus, daß das Seil in mindestens einer
Vollumschlingung auf dem Spillkopf sitzt; wenn große Kräfte übertragen werden sollen,
müssen sogar mehrere Umschlingungen gelegt und das Seil an einer Klemmvorrichtung
befestigt werden. Aber gerade bei der Loslösung des Seiles aus der Klemmvorrichtung
wurden schon zahlreiche Unfälle verursacht, weil bei höheren Kräften und Beschleunigungen
stets die Hände des Bedienenden in Gefahr geraten, eingeklemmt und abgequetscht
zu werden.
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Durch die DOS 2 155 904 ist eine Segelwinde bekanntgemacht, die für
mehrere Geschwindigkeiten eingerichtet ist und einen direkten Antrieb mt zwei Untersetzungen
aufweist und die aus einer Seiltrommel, einer Antriebswelle und einer Handkurbel
besteht. Letztere dreht die Trommel über die Antriebswelle mittels zweier Räderblöcke.
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Diese sind mit der Antriebswelle durch ein in einer Richtung wirkendes
Antriebsmittel verbunden und weisen zusätzlich noch einen unmittelbaren Antrieb
auf, der aus einer in einer Richtung wirkenden Antriebsverbindung und aus abhebbaren
Sperrklinken, Reibrollen oder sonstigen mechanischen Verbindungen besteht. Mittels
einer Handkurbel wird die Seiltrommel unmittelbar in einer definierten Drehrichtung
bewegt.
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Alle diese genannten Einrichtungen weisen zahlreiche
Mängel
auf. Einmal erfordern sie eine zusätzliche Klemm- und Halteeinrichtung, die das
Seil umdie Winsch spannt bzw. hält. Zum anderen muß schon bei relativ kleinen Kräften
eine zusätzliche Hilfskraft eingesetzt werden und das Seil mehrfach die Winschrolle
umschlingen.
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In der Deutschen Offenlegungsschrift 1 920 789 ist nun ein Winschblock
beschrieben, der mit einer in einer Drehrichtung formschlüssig sperrenden, ausrastbaren
Ratsche und einer die Schot angeblich selbsthemmend aufnehmenden Seilscheibe versehen
ist, wobei die Seilscheibe mindestens eine zentrisch angeordnete Verzahnung aufweist,
welche mit mindestens/ einer frei scnwingbaren, durch Federkraft in Eingriff mit
der Verzahnung gehaltenen Sperrklinke zusammenwirkt und jedem Sperrzahn auf der
in Umfangsrichtung der Seilscheibe gleichen Seite ein die Sperrklinke in radialer
Richtung stützender Ansatz sowie zwischen diesem Ansatz und dem folgenden Sperrzahn
eine radiale, die freie Bewegung der Sperrklinke ermöglichende Aussparung zugeordnet
ist.
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Bei dieser Anordnung ist jedoch die Wahrscheinlichkeit, daß die Sperrklinke
zum Ein- bzw. Ausrasten kommt, so gering, daß von einer Funktionstüchtigkeit und
-sicherheit nicht mehr gesprochen werden kann. Andererseits kann von einer Selbsthemmung
nicht die Rede sein, denn das Seil rutscht schon bei kleinsten Belastungskräften
durch, was aufgrund der zentrisch angeordneten Verzahnung auch nicht verwundert.
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Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde,
ein
Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, womit
die vorbeschriebenen Nachteile beseitigt werden und keine undefinierten Verhältnisse
mehr vorliegen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art
derart gelöst, daß das Seil 0 mit einem Umschlingungswinkel kleiner 360 über eine
und/oder mittels einer Klemmrolle geführt, bewegt und gesteuert wird, wobei das
Seil entweder direkt von Hand oder durch eine Bedienungseinrichtung, an deren Eingang
die Seilkraft untersetzt und/oder durch Schlupf verändert wird, beegt und gesteuert
wird.
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Durch diese Maßnahmen ist es nun möglich, das Seil unverzögert und
ohne Schwierigkeiten mit der und über die Rolle zu bewegen und zu arretieren. Sind
die Kräfte relativ gering, so bleibt die freie Wahl des Zustandes "gesperrte Rücklaufrichtung"
oder "freie Rücklaufrichtung" durch die Handbetätigung uneingeschränkt erhalten.
Treten jedoch hohe Kräfte auf, so wird das Seil mittels der Übersetzungen bewegt.
Auch in diesem Fall kann -ohne daß wie bisher eine Hilfsperson benötigt wird - das
Seil nach freier Wahl sofort für den Rücklauf freigegeben und definiert abgebremst
werden. Hierbei tritt ein weiterer wesentlicner Vorteil der Erfindung auf: Das Seil
kann nunmehr ausschließlich mit der Lagerreibung der Rolle und muß nicht mehr mit
der vollen Seilreibung an der Winsch zurücklaufen. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
wird auch der Seilverschleiß nahe null geführt und das Sicherheitsrisiko eliminiert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zur
Seilbewegung und -steuerung die Bedienungseinrichtung mit den Hilfseinrichtungen
in mindestens drei Richtungen bewegt wird.
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Hierdurch wird erreicht, daß die Schot unter allen Umständen und'Bedingungen
im Einhandbetrieb unverzögert freigemacht und gesteuert werden kann, was natürlich
auch die Betriebssicherheit erhöht.
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Zur Durchführung des Verfahrens schlägt die Erfindung eine Anordnung
vor, die durch eine in einem Gehäuse angebrachte Klemmrolle gekennzeichnet ist,
mit einem, sich dieser anschließenden, relativen Arretierungssystem und/oder mit
einem einer BedienunYseinrichtung zugewandten absoluten Arretierungssystem, wobei
zwischen den beiden Arretierungssystemen oder zwischen der Rolle und dem absoluten
Arretierungssystem eine Kraftübersetzung und/oder eine sich daran anordnungsmäßig
anschließende Bremskupplung, der ein oder mehrere Federsysteme zugeordnet sind,
angeordnet sind sowie mit einer Hilfseinrichtung zum Einleiten und Steuern der Zustände:
Bremsen, Lösen und Arretieren.
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Die letztgenannte erfindungsgemäße Anordnung verschafft dem Bedienenden
maximale Voraussetzungen in bezug auf Komfort und Sicherheit.
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Die weiteren Merkmale und Maßnahmen der Erfindung sind in den Patentansprüchen
und in der Beschreibung angeführt. Nachfolgend wird an Ausführungsbeispielen die
Erfindung beschrieben und
gezeichnet. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt
durch eine komplette erfindungsgemäße Ausführungsform, allerdings mit digitaler
Bremsung, ohne Kraftübersetzung und Gelenk sowie mit nur einfacher Bedienungseinrichtung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des angenäherten Klemmprofiles über dem ablaufenden
Seil und des Abstandes der Nutenflanken über den Rollenumfang, Fig. 3 einen Querschnitt
durch eie Lösungsvariante der Bedienungseinrichtung mit Notknopf, Fig. 4 ein weiteres
Alsführungsbeispiel als schematische Darstellung des kompletten Erfindungsgedankens
der Verholvorrichtung, eingeschränkt auf den Bereich zwischen absoluter Arretierungseinrichtung
und profilierter Taumelscheibe 7 Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zweiteiligen
Kugelgelenkes an der Seilrolle.
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Die erfindungsgemäße Verholvorrichtung (Winsch), wie sie in den Fig.
4 (und 1) gezeigt wird, weist in einem Gehäuse 10, von oben nach unten laufend,
eine Bedienungseinrichtung 16, ein absolutes Arretierungssystem 15 bzw. ein absolutes
und relatives Arretierungssystem, ein Federsystem 18, eine Bremskupplung 17, ein
Federsystem 19 b,
ein Hilfselement 20, ein Getriebe 2;, ein relatives
Arretierungssystem 14, die Rolle 11 sowie durchgehend eine Hilfseinrichtung 22 auf.
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In dieser Anordnung wird nun das Seil 31 mit einem Umschlingungswinkel
kleiner 3600 um eine Klemmrolle 11 gelegt.
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Der Klemmrolle kommen aktive und passive Funktionen zu. Sie ist passiv,
wenn zum Beispiel das Seil von Hand bewegt und gesteuert wird. Sie wird aktiv, wenn
das Seil durch sie geführt, bewegt und gesteuert wird. Letzteres gilt auch, wenn
das Seil von dem Klemmprofilen gehalten wird. Zunächst wird das Seil 31 von Hand
in Zugrichtung bewegt, solange das mit menschlicher Kraft gut möglich ist.
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Wird diese Kraft überschritten, so kann der aktiv Bedienende unbedenklich
das Seil loslassen, denn es wird von den Klemprofilen 13 gehalten, die Rolle 11
selbst aber von dem absoluten Arretierungssystem 15 gegen Rücklauf gesichert; dabei
bilden die Zwischenglieder 14, 17 , 21 eine quasi-starre Einheit. Nunmehr wird das
Seil mittels der Bedienungseinrichtung 16 weiter eingeholt. Diese kann nun selbst
als Ratsche ausgebildet werden, günstiger erscheint jedoch, sie durch ein zweites
relatives Arretierungssystem, das sich dem absoluten 15 unmittelbar anschließt,
zu ersetzen.
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In der gewünschten Endstellung des Seiles 31 wird dieses wie nach
der Handbetätigung festgehalten und arretiert.
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Die Bedienungseinrichtung hat zwei Funktionen zu
erfüllen:
a) Sie übersetzt durch ihren Hebel 16 die Antriebskraft für die Seilrolle 11, der
je nach Bedarf noch ein Zwischengetriebe 21 vorgeschaltet sein kann.
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b) Sie ermöglicht durch Drücken in der ersten Phase die Steuerung
der Bremskupplung 17 entweder digital (Fig. 1) oder analog (Fig.4) sowie in der
zweiten Phase den völligen Freilauf der Klemmrolle 11 durch das relative Arretierungssystem
14, der mittels einer Arretierungseinrichtung 34 frei wählbar aufrechterhalten werden
kann.
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Durch Ziehen bzw. Loslassen des Bedienunyshebels wird zunächst eine
Bremsung eingeleitet und schließlich durch Führen des Schlupfes der Bremskupplung
gegen Null der statische Zustand der Klemmrolle 11 erreicht. Der Bedienungshebel
wird schließlich in der Arbeitsstellung in der Waagerechten arretiert.
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Die vorliegende Seilrolle 11 unterscheidet sich von den bisher bekannten
Ausführungen in sechs wesentlichen Punkten, die nachfolgend erläutert werden.
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Da es sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Winsch um
große und größte Seilkräfte handelt, muß dem Klemm- und Auslösemechanismus besondere
Sorgfalt gewidmet werden. Dabei mu3 als vordringliche Aufgabe die absolute Klemmung
des Seiles, die optimale Freigängigkeit in beiden Drehrichtungen und die Verhinderung
der Seilquetschung angesehen werden.
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Die optimale Klemmung und Freigängigkeit des Seiles 31 erhält man
durch die Benutzung eines bestimmten Profiles 13 in einer bestimmten Nut 12 und
durch die Neigung der beiden Rollenachsen 28 b und 28 c um einen kleinen Winkel
zueinander.
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Es ist einleuchtend, daß sowohl in Zug- als auch in Lastrichtung das
Seil 31 auf der gespreizten Seite der Rolle 11 keinen Halt mehr findet und herausfällt.
Die bisher verwendeten Lösungen, das Seil aus einer parallelen Rolle mit einem Abhebefinger
herauszulösen, versagten bereits bei den bekannten Einrichtungen des Standes der
Technik. Der Grund liegt in dem abrupten Übergang eines vollelastischen freien Seiles
in einen durch Klemmung festen Seilkörper und führt letztlich zur Abscherung.
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Im erfindungsgemäßen Fall wird der abrupte Übergang in einen harmonischen
aufgelöst, so daß trotz erhöhter Klemmkraft eine Abscherung gar nicht möglich ist.
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Um den Einlaufwinkel des Seiles 31 in die Rolle 11 möglichst groß
zu halten, ist nicht auszuschließen, daß das Seil erst im Klemmbereich einläuft
und damit beim Rücklaufen der Rolle nicht in den Spreizbereich gerät. Auch diesen
Nachteil verhinderi die bestimmte Form des Profiles 13, die ein senkrechtes Auslaufen
des Seiles auf den Klemmrippen ermöglicht.
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Die Größe des Einlaufwinkels hat darüber hinaus Einfluß auf das zwangsläufige
Einlaufen des Seiles in den Klemmbereich. Ein großer Einlaufwinkel bedeutete automatisch
ein Quetschen des Seiles im
Klemmbereich und damit einen erhöhten
Seilverschleiß. Durch das Umfassen des Nutengrundes 24 mit einer asymmetrischen
Manschette 25 wird die Quetschung des Seiles 31 bei jedem Einlaufwinkel vermieden.
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Die Lagerung 30 a der Rollenhälften 11 a/11 b geschieht mit selbstschmierenden
Packungen 30 b, die besonders gegen Meerwasser unempfindlich sind und an den Rollenstel'en
wirksam werden, an denen das Seil die Querkräfte auslöst. Somit werden undefinierte
Kippmomente vermieden; außerdem müssen jetzt die beiden Rollenhälften nurmehr punktförmig
23 (geringe Kräfte, Lagerabstützung) gegen einander abgestützt werden.
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Nicht zuletzt erweist sich dle relative Freigängigkeit der Rollenhälften
11 a/ 11 b zueinander als ein wesentlicher Vorteil auch in bezug auf einfachste
Konstruktion gegenüber den Ausführungsformen des Standes der Technik.
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Durch die Verwendung eines neuen zweiteiligen Gelenkes, das jeweils
für einen bestimmten Neigungswinkel der Achsen 28 b und 28 c exakt arbeitet, wird
nämlich eine höchstmögliche Freigängigkeit der Rolle 11 erreicht.
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Für kleine Kräfte und einen Seilumschlingungs-0 winkel größer als
180 können die beiden Rollenhälften auch völlig freigängig, d.h., voneinander unabhängig
drehbar gemacht werden. Im ersten Fall wird der Effekt, daß das geklemmte Seil als
nahezu fester Körper zwischen den beiden Rollenhälften sitzt und damit als Quasi-Verbindung
fungiert, zur Unterstützung der Rollenmitnahme herangezogen. Im zweiten Fall dient
er ausschließlich der Rollenmitnahme.
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Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren soll es dem Bediener
in der ersten Phase ermöglicht werden, das Seil über die Rolle per Hand einzuholen
und beim Loslassen unverzögert zu arretieren. Diese Möglichkeiten eröffnet das Zusammenspiel
der beiden Arretierungssysteme 14 und 15.
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In Zugrichtung wäre es unklug, das Seil über eine schwergängige Rolle,
die unmittelbar mit einem Getriebe 21 verbunden und erst am absoluten Arretierungssystem
15 bewegbar ist, laufen zu lassen. Andererseits gilt das auch für die Lastrichtung,
denn es muß auch mit dem geringsten Wind gerechnet werden und ein Festhängen der
Schot 31 wäre deshalb denkbar ungünstig. Diese beiden Nachteile eliminiert das relative
Ar:etierungssystem 14, das in Zugrichtung aurch Wahl zweier reibungsarmer Materialien
über einen flachen Keil denkbar leicht hinweggleitet und In Lastrichtung völlig
gelöst werden kann, sc daß die Rolle 11 allein mit der Lagerreibung zurückläuft.
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Natürlich werden dadurch auch nerüschte Bewegungen der Bedienungseinrichtung
16 venaiden.
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Das absolute Arretierungssystem 15 verhindert zu jeder Zeit das ungewollte
Zurücklaufen der Rolle. Andererseits ermöglicht es die Bewegung der Rolle in Zugrichtung
mit Hilfe dr Bediengseinrichtung 16.
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Das zwischengeschaltete Getriebe 21 sorgt für die notwendige Kraftuntersetzung.
Es werden Gleichachsgetriebe vorgeschlagen, weil günstig durch die Achse hindurch
die Steuerung des relativen Arretierungssystems 14 erfolgen kann. Als besonders
vorteilhaft erweisen sich Planetenradgetriebe, weil an der Seite der anliegenden
vollen
Kraft nicht unmittelbar Zähne sein müssen, so daß mit kleinen Zahnrädern gearbeitet
werden kann.
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Neben der Verwendung einer profilierten Taumelscheibe 11 ist die Anwendung
einer in zwei Federsysteme 18, 19 b, eingebetteten Konuskupplung 17 ein weiterer
Hauptgedanke dieser Erfindung.
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Auf der Seite der Kraftuntersetzung kann man unter Einsatz kleiner
Federkräfte große Lasten auf der Rollenseite arretieren, brefasen und lösen. Dabei
ermöglichen die beiden Federsysteme 18, 19b, die Auflösung des Wirkungsweges einer
Konuskupplung 17, die normal nur digital arbeiten kann, was für bestimmte Anweridungsfälle
ausreicht (siehe Fig. 1), auf beliebige Werte - die jetzt nur noch von der gewünschten
Bremskontinuität abhängen.
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Die besondere Ausgestaltung der Bedienungseinrichtung 16 rundet den
erfindungsgemäßen Wunsch nach einer Einhandbedienung ab. Mit ihr kann man scwohl
die Schot 31 durch Drehung hereinholen als auch gewünscht verzögert durch Druck
bzw. in der arretierten Endstellung kraftlos auslassen. Dazu werden Bewegungen in
mindestens drei Richtungen benötigt, wovon eine immer um die Rollenachse 28 b stattfindet
und die zum Hereinholen der Schot 31 dient. Die beiden restlichen Bewegungen können
in Verlaufsrichtungen der Rollenachse 28 b durchgeführt werden zum Bremsen, Freilassen
und zum Arretieren der Schot.
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Selbstverständlich muß gewährleistet sein, daß die Winsch vor einem
unbeabsichtigten Auslösen des Seiles 31 über den Hebel 16 a absolut geschützt ist.
Dies geschieht durch Verriegelung mittels
einer Kugelraste 16 c
durch den Hebel 16 a spätestens in waagerechter Funktionsstellung.
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Um nach Abschleifen der Bremskupplung 17 die Bedienungseinrichtung
16 nicht immer wieder justieren zu müssen, wird diese entweder lose auf den Drehzapfen
der absoluten Arretierungsvorrichtung 15 gesetzt und nur gegen Herausfallen gesichert
oder mittels einer verstellbaren Kugelraste 16 c angepasst.
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Damit die durch die Auflösung des Wirkungsweges der Konuskupplung
In einen relativ großen Reaktionsweg verbundene große Winkelbewegung des Bedienungshebels
16 a klein gehalten werden kann, wird zum Beispiel gemäß Fig. 3 eine Parallelverschiebung
des Drehpunktes 28 a vorgeschlagen.
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Die unter Seildruck stehende Winsch kann schließlich auch ohne Bedienungseinrichtung
16 betätigt werden und das sogar mit dem Fuß. Dazu wird auf der Hilfseinrichtung
22 ein wohlgeformter Knopf 26 angebracht.