DE2631098A1 - Steuerung des antriebs einer konstantzug-winde - Google Patents

Steuerung des antriebs einer konstantzug-winde

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DE2631098A1
DE2631098A1 DE19762631098 DE2631098A DE2631098A1 DE 2631098 A1 DE2631098 A1 DE 2631098A1 DE 19762631098 DE19762631098 DE 19762631098 DE 2631098 A DE2631098 A DE 2631098A DE 2631098 A1 DE2631098 A1 DE 2631098A1
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winch
transducer
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spur gear
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DE19762631098
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Emil-Dieter Engel
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ENGEL INGBUERO
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ENGEL INGBUERO
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66DCAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/28Other constructional details
    • B66D1/40Control devices
    • B66D1/48Control devices automatic
    • B66D1/50Control devices automatic for maintaining predetermined rope, cable, or chain tension, e.g. in ropes or cables for towing craft, in chains for anchors; Warping or mooring winch-cable tension control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Description

  • Steuerung des Antriebs einer Konstantzug-Winde
  • Die Erfindung betrifft die Steuerung des Antriebs einer Konstantzug-Winde für den Einsatz auf Schiffen.
  • Zum Vertäuen der Schiffe an einer Pier und z.B. in Schlèusen werden Verholwinden verwendet. Bei wanderung des Wasserstandes in den Schleusenkammern, bei starkem Tidenhub in den Häfen und bei schneller Tiefgangänderung beim Be- und Entladen ist ein ständiges Verändern der Trossenlängen erforderlich. Werden dazu normale Verholwinden verwendet, ist eine ständige Bedienung der wMinde notwendig.
  • Konstantzug-Winden halten den Trossenzug im Bereich eines eingestellten Wertes, in-dem selbsttätig die Trosse ausgestreckt oder eingeholt wird, sobald der Zug in der Trosse sich ändert.
  • Nach vorheriger Bestimmung der Trossenlängen und des Trossenzuges ist bei den Konstantzug-Winden bis zur Beendigung eines Schleusenmanövers oder eines Lade- oder Löschvorganges keinerlei Bedienung erforderlich.
  • In dem deutschen Patent 14 81 898 ist eine automatische Konstantzug-Winde mit elektrischem Antrieb beschrieben, bei der in der Antriebsverbindung zwischen der Seiltrommel und dem Antriebsmotor ein Planetengetriebe angeordnet ist, dessen Außenring antriebsmäßig mit einer Steuereinrichtung für den Antriebsmotor der Winde verbunden ist. Die Verdrehung des Außenringes bei Änderung des Trossenzuges wird über geeignete Gestänge mechanisch auf einen Keßwertumformer übertragen, der als Differenzial-Transformator ausgebildet ist0 Der daraus abgehende Impuls wird zur Steuerung des Antriebsmotors der winde genutzt.
  • Die bekannte Einrichtung arbeitet verhältnismäßig zuverlässig. Die Verwendung eines Planetengetriebes mit zugehörigem mechanischen Gestänge stellt jedoch einen erheblichen Konstruktionsaufwand dar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung des Antriebsmotors einer Winde der eingangs genannten Art noch weiter zu verbessern und zu vereinfachen.
  • Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst worden, daß einem drehenden Bauteil in der Winde mindestens ein an sich bekannter Meßgrößenumformer zugeordnet ist, der die von den Zugbelastungen abhängigen, mechanischen Belastungskräfte des zugeordneten Bauteils in eine elektrische Meßgröße für den Steuerimpuls des Antriebsmotor der Winde umwandelt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Meßgrößenumformer direkt an einem drehenden Bauteil der Winde erübrigt sich der Einsatz mechanischer Ubertragungsmittel wie Gestänge, Hebel, Federn usw..
  • Als üeßgrößenumformer kann eine Kraftmeßdose vorgesehen sein, die bei schrägverzahnten Stirnrädern in der winde mit einem sunde einer Stirnradachse in Wirkvertindung steht. Der Eraftfluß von Antriebsmotor zur Seilttommel der Winde verläuft bei den bekannten Winden über verschiedene Stirnräde. Bei abgebremstem Motor müssen die Stirnräder folglich auch die auf die Seiltrommel wirkende Zugkraft der 'sprosse aufnehmen.
  • Wird ein Paar der miteinander kämmenden Stirnräder der Winde mit Schrägverzahnung versehen, so kann die daraus resultierende, äe nach Trossenzug ausfallende Axialkraft in einen Meßgrößenumformer geleitet werden, der die einwirkende Axialkraft z.B. über elektrische Verstärker und Steuerschaltungen in einen elektrischen Steuerimpuls umsetzt. Vorteilhafterweise wird zur Umsetzung der axialen Druckkraft auf das Axiallager eine Kraftmeßdose vorgesehen.
  • Auch bei Schneckentrieben kann die entstehende Axialkraft über eine Kraftmeßdose und nachgeschaltete Elektronik in einen elektrischen Steuerimpuls umgewandelt werden.
  • Es ist weiterhin auch möglich, die auftretenden Lagerkräfte, die je nach Zugbeanspruchung durch die Trosse verschieden sind, über einen Kraftmeßlagerring in einen elektrischen Steuerimpuls umzuwandeln.
  • Eine weitere sehr einfache Möglichkeit zu einem elektrischen Steuerimpuls für den Antriebsmotor zu kommen, ist die anordnung von Dehnungsmeßstreifen auf einer elle, über die der Kraftfluß vom Motor zur Seiltrommel und umgekehrt verläuft. Die Dehnungsmeßstreifen werden vorteilhafterweise so auf der felle angeordnet, daß die auftretenden Wellenverdrehungen durch der sich ändernden Zugbelastung entsprechende Torsionskräfte in Form von elektrischen Steuerimpulsen registriert werden können. Die von den Dehnungsmeßstreifen abgegebenen Meßgrößen können über Schleifringe oder auf induktive Art und Weise von dem sich drehenden Teil der stelle, auf dem die Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind, abgegriffen und auf die stationäre elektrische Steuereinrichtung übertragen werden. In der Steuereinrichtung erfolgt eine Verstärkung und Umwandlung der abgegriffenen Meßgrößen in Steuerimpulse sowie die direkte Steuerung des Antriebsmotors durch diese Steuerimpulse.
  • Es ist weiterhin möglich, als Meßgrößenumformer einen piezoelektrischen Kristall vorzusehen, der einem Formschlußelement an einer teilenden Trennfuge z.B. einer Stirnradachse zugeordnet ist. Dadurch geht ein Teil des von der Zugbelastung durch die Trosse abhängigen Kraftflusses bei abgebremstem Motor durch diesen piezoelektrischen Kristall, der dadurch seinen elektrischen Widerstand ändert. Die Vderstandsänderung kann als Meßgröße für die Steuerung des Antriebsmotors genutzt werden. Auch bei der Verwendung eines piezoelektrischen Kristalls kann die notwendige Leitung der elektrischen Energie über Schleifringe oder induktive Übertrager von dem sich drehenden Teil der Winde auf die stationäre Steuerungseinrichtung durchgeführt werden.
  • Ausführungsbeispiele, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf das Getriebe einer Winde mit schrägverzahnten Stirnrädern und einer Druckmeßdose Fig. 2 die schematische Ansicht eines Schneckentriebes für eine Winde mit einer Druckmeßdose, Fig. 3 die schematische Draufsicht auf ein Getriebe einer Winde mit Stirnrädern und Kraftmeßlaeg Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf ein Getriebe einer Winde mit Stirnrädern und Dehnungsmeßstreifen, Fig. 4a eine vergrößerte Ansicht einer Einzelheit aus Figo 4 Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Getriebe einer Winde mit Stirnrädern und in einer Trennfuge an einer Welle angeordnetem piezoelektrischem Kristall, Fig. 5a eine Seitenansicht auf einen Teil der Fig. 5 zwecks Verdeutlichung der Anordnung des Kristalls und Fig. 6 eine besondere Anordnung des Kristalls In Fig. 1 ist ein Teil eines Getriebes einer Winde in schematischer Draufsicht dargestellt. Die Achse 1 der Seiltrommel 2 ist in zwei schematisch angedeuteten Lagern 3 und 4 gelagert.
  • Zwischen den beiden Lagern sitzt auf der Achse 1 ein Stirnrad 5, das mit einem Stirnrad 6 mit geringerer Zähnezahl kämmt. Der Achse 7 des Stirnrad 6, die wiederum in zwei Lagern 8 und 9 geführt ist, ist eine in einem Lagergehäuse 10 angeordnete Eraftmeßdose 11 zugeordnet. Auf der Achse 7 sitzt noch ein schrägverzahntes Stirnrad 12, welches mit dem schrägverzahnten Ritzel 13 des nicht weiter dargestellten Antriebsmotors kämmt. Die der Zugbelastung auf der Seiltrommel 2 entsprechenden axialen Kräfte in der Achse 7 mit den schrägverzahnten Rädern 12 und 13 wird auf die Kraftmeßdose 11 übertragen und in einen elektrischen Steuerimpuls für den Antriebsmotor verwandelt.
  • Fig. 2 zeigt eine als Schneckentrieb ausgebildete Antriebseinrichtung für die Winde. Das Schneckenrad 14 ist dem Antrieb einer nicht weiter dargestellten Seiltrommel zugeordnet. Mit 15 ist eine Schneckenwelle bezeichnet, die mit einem nicht dargestellten Antriebsnotor in Wirkverbindung steht. Die in der Dchneckenwelle auftretenden axialen Kräfte werden wiederum durch eine der Lagerung der Schneckenwelle zugeordnete Kraftmeßdose in einen elektrischen Steuerimpuls umgewandelt.
  • lqg. 3 zeigt eine Anordnung gemäß Fig. 1. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Dabei ist das Lager 8 als Kraftmeßring ausgebildet, mit dem die auftretenden Lagerkräfte zu einer elektrischen Meßgröße umgewandelt und über die Leitung 16 zur Steuerungseinrichtung geleitet werden können, von der ein entsprechender Steuerimpuls zum Antriebsmotor abgeht Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf ein Getriebe einer winde gemäß der Figuren 1 und 3. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Auf der Welle 7 sind Dehnungsmeßstreifen 17 kreuzförmig angeordnet, so daß eine Torsionsverformung der zelle 7 durch Zugänderung auf der Seiltrommel 2 zu einer Widerstandsänderung führt, die auf induktive Weise durch das bei dem Lager 8 schematisch dargestellte Übertragungselement 18 über die Leitung 19 zur Steuerungseinrichtung übertragen werden kanne Fig.
  • 4a zeigt eine Teilansicht der Fig. 4 in vergrößertem Maßstab. Es ist ersichtlich, daß vier Dehnungsmeßstreifen in Form eines Ereuzes 17 auf der Welle 7 angeordnet sind.
  • Fig. 5 zeigt ebenfalls ein Getriebe einer Winde in der Draufsicht, wobei die schematische Darstellung dq Figuren. 1, 3, und 4 entspricht. Gleiche Bauteile sind wiederum mit gleichen Bezugszahlen versehen. Ein Abschnitt der Achse 7 ist zwischen dem Stirnrad 6 und dem Rad 12 durch eine Trennfuge 20a geteilt und nach Art einer Eapplang mit Formschlußelementen versehen.
  • In diese Formschlußelemente ist ein piezoelektrischer Kristall 20 eingelegt, der bei Druckeinwirkung, bewirkt durch die Kraftleistung über die Formschlußelemente, eine ididerstandänderung über entsprechend elektrische Einrichtungen zu einem Steuerimpuls umformt. In Big. 5a ist eine Schnittansicht durch die elle 7 dargestellt, in der in einer Ausnehmung der piezoelektrische Kristall 20 angeordnet ist. Gleiche Bauteile sind wiederum mit gleichen Bezugszahlen versehen.
  • In Fig. 6 ist ein als Speichenrad ausgebildetes Stirnrad für ein Getriebe einer Winde in schematischer Seitenansicht dargestellt. Das Stirnrad besteht aus dem äußeren Zahnkranz 21 und der auf der Welle 22 aufgekeilten Nabe 23. Die Nabe weist radiale Speichenfortsätze 24 und 25 auf, die mit gleichartigen Speichenfortsätzen 26 und 27 des äußeren Zahnkranzes mittels nicht dargestellter Formschlußelemente 28 und 29 gefunden sind0 In eine Trennfuge zwischen den Speichenfortsätzen 27 und 24 ist eine Ausnehmung eingeformt, in die ein piezoelektrischer Kristall 20 eingelegt ist.

Claims (9)

  1. Ansprüche 1. Steuerung des Antriebs einer Konstantzug-lEiinde für den sir auf Schiffen, dadurch gekennzeichnet, daß einem drehenden Bauteil in der Winde mindestens ein an sich bekannter Meßgrößenumformer zugeordnet ist, der die von den Zugbelastungen abhängigen mechanischen Belastungskräfte des zugeordneten Bauteils in eine elektrische Meßgröße für den Steuerimpuls des Antriebsmotors der TIvJinde umwandelt.
  2. 2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgrößenumformer eine Kraftmeßdose (11) vorgesehen ist, die bei schrägverzaMnten Stirnrädern (12,13) in der Winde mit einem Ende einer Stirnradachse (7) in Wirkverbindung steht.
  3. 3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgrößenumformer eine Eraftmeßdose (11) vorgesehen ist, die bei einem Schneckentrieb der winde mit einem Ende der Schneckenwelle (15) in Wirkverbindung steht.
  4. 4. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgrößenumformer ein Ifraftmeßlagerring (8a) vorgesehen ist, in dem ein Ende einer Stirnradachse (7) des Getriebes für die Winde gelagert ist.
  5. 5. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgrößenumformer auf einer Stirnradachse (7) angeordnete, die Torsion der Achse registrierende Dehnungsmeßstreifen (17) vorgesehen sind.
  6. 6. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgrößenumformer ein piezoelektrischer Kristall (20) vorgesehen ist, der einer Formschlußelemente aufweisenden, die Stirnradachse (7) teilenden Trennfuge (19) zugeordnet ist.
  7. 7. Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Kristall (20) in dem Bereich eines Formschlußelementes angeordnet ist, welches einem Verbindungsteil zwischendem äußeren Radkranz (21) und der davon getrennten inneren Nabe (23) eines Stirnrades in der Winde zugeordnet ist.
  8. 8. Steurung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Meßgrößen von dem auf dem sich drehenden Bauteil der Winde angeordneten Meßgrößenumformer zu der die Meßgrößen auswertenden stationären Steuerungseinrichtung der Winde induktive Übertrager (18) vorgesehen sind.
  9. 9. Steuerung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Meßgrößen von dem auf dem sich drehenden Bauteil der Winde angeordneten Meßgrößenumformer zu der die Meßgrößen auswertenden stationären Steurungseinrichtung der Winde Schleifringe vorgesehen sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3388386A1 (de) * 2017-04-13 2018-10-17 Uniforest, D.o.o. Forstwinde mit einer anordnung zur messung der bremsleistung und verfahren zu deren betrieb

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3388386A1 (de) * 2017-04-13 2018-10-17 Uniforest, D.o.o. Forstwinde mit einer anordnung zur messung der bremsleistung und verfahren zu deren betrieb

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