-
-
Winde mit einer Trommel"
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Winde mit einer Trommel, die für
die lagenweise Aufnahme bzw. Abgabe eines Seiles oder dergleichen vorgesehen und
durch ein hydrostatisches Getriebe antreibbar ist.
-
Bei Winden dieser Art ist es nachteilig, daß sich im Falle der lagenweisen
Aufnahme bzw. Abgabe des Seiles bei einer Änderung der Lagenanzahl auch die auf
das Seil ausgeübte Zugkraft ändert. Sind nämlich mehrere Lagen des Seiles im Seilaufnahmebereich
der Trommel aufgewickelt, so ist bei vorgegebenem, in die Trommel eingeleitetem
konstanten Drehmoment die auf das Seil ausgeübte Zugkraft geringer als beim Vorhandensein
z. B. nur einer einzigen Seillage. Dies hat zur Folge, daß das Seil für die beim
kleinsten Aufwickeldurchmesser, d. h.
-
bei nur einer Seillage auftretende größte Zugkraft ausgelegt sein
muß, die bei größerem Aufwickeldurchmesser, d. h. in der nächstfolgenden Lage, garnidht
mehr erreicht werden kann.
-
Das gezogene Gut muß ebenfalls den maximal auftretenden Zugkräften
gewachsen sein, um Beschädigungen zu vermeiden.
-
Während sich die Zugkraft mit größerwerdender Anzahl der Seillagen
verringert, verhält es sich bei vorgegebener Trommeldrehzahl mit der Zulaufgeschwindigkeit
bzw. Ablaufgeschwindigkeit des Seiles gerade umgekehrt. Sind viele Seillagen auf
der Trommel vorhanden, so stellt sich eine hohe Seilgeschwindigkeit ein, bei geringer
Anzahl der Seillagen ist entsprechend des geringeren Durchmessers eine kleinere
Seilgeschwindigkeit vorhanden.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Winde der eingangs
genannten Art anzugeben, die unabhängig von der Anzahl der auf der Trommel angeordneten
Seillagen eine zumindest etwa konstante maximale Zugkraft auf das Seil ausübt, wobei
es auch möglich sein soll, konstante Zulaufgeschwindigkeit bzw.
-
Ablaufgeschwindigkeit des Seiles zu erreichen.
-
Darüberhinaus soll die Winde einfach im Aufbau, somit kostengünstig
herstellbar und den im Windenbetrieb üblichen Belastungen voll gewachsen sein.
-
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß wenigstens
ein Abtaster vorgesehen ist, der Veränderungen der Lagenanzahl erfaßt und mit der
Steuerung des Getriebes derart in Wirkverbindung steht, daß bei einer Änderung der
Lagenanzahl die Steuerung zur Aufrechterhaltung eines zumindest ungefähr gleichbleibenden
maximalen Seilzuges und/oder zur Aufrechterhaltung einer zumindest etwa gleichbleibenden
Zulaufgeschwindigkeit bzw. Ablaufgeschwindigkeit des Seiles beeinflußt wird.
-
Das vom hydrostatischen Getriebe in die Trommel eingeleitete maximale
Drehmoment und/oder die Trommeldrehzahl wird also beim Ubergang von einer Seillage
auf die nächstfolgende Seillage entsprechend dem sich ändernden Aufwickel- bzw.
Abwickeldurchmesser geändert, daher gleichbleibende maximale Zugkraft
bzw.
gleichbleibende Geschwindigkeit des Seiles erreicht und somit die Gefahr von Uberlastungen
vermieden bzw. ein gleichmäßiger Betrieb erreicht.
-
Wird hierbei für gleichbleibenden Seilzug ein hydrostatisches Getriebe
mit einer Drehmomenteinstellung durch ein im Strömungskreislauf angeordnetes Überströmventil
eingesetzt, so ist es am cinfachsten, daß der Abtaster mit dem Uberströmventil in
Wirkverbindung steht und dieses bei einer Zunahme der Lagenanzahl zur Erhöhung des
Druckes, bei einer Abnahme der Lagenanzahl zu einer Verminderung des Druckes im
Hydraulikkreislauf beeinflußt.
-
Soll gleichmäßige Zulauf- bzw. Ablaufgeschwindigkeit des Seiles erreicht
werden und wird ein hydrostatisches Getriebe mit veränderbarer Fördermenge der Hydraulikpumpe
und konstanter Schluckfäfiigkeit des Hydraulikmotors eingesetzt, so steht der Abtaster
vorteilhaft mit dem die Fördermenge beeinflussenden Stellorgan in Wirkverbindung
derart, daß bei einer Zunahme der Lagenanzahl die Fördermenge gedrosselt, im umgekehrten
Falle erhöht wird. Eine Kombination dieser Maßnahme mit der Beeinflussung eines
im Hydraulikkreislauf angeordneten über strömventils gemäß Anspruch 2 ergibt gleichbleibenden
Seilzug und gleichbleibende Seilgeschwindigkeit.
-
Eine andere Lehre, um dies zu erreichen, ist in Anspruch 4 gegeben.
Danach kann eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin bestehen,
daß bei der Anwendung eines hydrostatischen Getriebes mit veränderbarer Schluckmenge
des HydrauliD.:otOrs der Abtaster zur Erzielung gleichbleibender Zugkraft ud gleichbleibender
Zulaufgeschwindigkeit bzw. Ablaufgeschwindigkeit mit dem die Schluckmenge beeinflussenden
Stellorgangin Wirkverbindung steht und bei Zunahme der Lagenanzahl die Schluckmenge
vergrößert, im Falle einer Abnahme der Lagena:zahl dagegen vermindert.
-
Wird nämlich bei dem letztgenannten hydrostatischen Getriebe, dessen
abgegebene Leistung konstant ist, die Schluckmenge des Hydraulikmotors verkleinert,
so verringert sich dementsprechend das abgegebene Drehmoment mit der Folge, daß
sich die Drehzahl erhöht und umgekehrt. Bei Anderungen der Lagenanzahl wird auf
diese Weise sowohl die Zugkraft als auch die Zulauf- bzw. Ablaufgeschwindigkeit
des Seiles konstant gehalten. Bei einer Vergrößerung der Schluckmenge liegen,wie
bereits gesagtldie Verhältnisse umgekehrt, so daß auch Anderungen in dieser Richtung
ausgeglichen werden können.
-
Zum einfachen Erfassen der Lagenanzahl weist vorteilhaft der Abtaster
wenigstens einen elastisch federnd in Richtung der Trommel gedrückten Tastkörper,
vorzugsweise in Form einer um eine Achse drehbaren Rolle auf, wobei sich der Abtaster
vorzugsweise über den gesamten axialen Seilaufnahmebereich der Trommel erstreckt.
-
Bei langem Seilaufnahmebereich, z. B. über 1 m, kann es günstig sein,
daß sich der Abtaster nur über ein axiales Ende des Seilaufnahmebereichs erstreckt
und daß die Rolle vorteilhaft ein kegelförmiges Ende aufweist, das zum entgegengesetzten
Ende des Seilaufnahmebereichs zeigt. Hierdurch wird zwar nur jede zweite Lagenänderung
erfaßt, jedoch ist durch die Kürze der Rolle der Aufbau des Abtasters so wesentlich
vereinfacht, daß die geringe Ungleichmäßigkeit im Seilzug bzw. der Seilgeschwindigkeit
in Kauf genommen werden kann.
-
Die axiale Länge der Rolle beträgt hierbei etwa 1/10 bis 1/20 der
Länge des Seilaufnahmebereichs.
-
Für eine einfache Wirkverbindung ist es empfehlenswert, daß der Abtaster
durch ein Gestänge mit dem Uberströmventil bzw.
-
dem Stellorgan des hydrostatischen Getriebes verbunden ist.
-
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung, welche die Nachteile mechanischer
Ubertragungsglieder vermeidet, kann darin bestehen, daß der Abtaster wenigstens
ein Lichtstrahlenbündel
aufweist, das von einer Lichtabstrahlstelle
durch den Seilaufnahmebereich der Trommel auf mindestens einen lichtempfindlichen
Detektor gerichtet ist, so daß bei einer Änderung der Lagenanzahl der Detektor einer
Belichtungsänderung unterworfen ist. Diese Ausführungsform hat insbesondere den
Vorteil, daß die Abtastung trägheitslos und unbeeinflußt von Erschütterungen und
Lageänderungen der Winde arbeitet. Um hierbei Beeinflussung durch Umgebungslicht
zu vermeiden, ist vorzugsweise die Lichtabstrahlstelle für die Aussendung von moduliertem
Licht und der lichtempfindliche Detektor bzw. der an diesen angeschlossene Verstärker
für die selektive Aufnahme bzw.
-
Weiterverarbeitung solchen Lichtes ausgebtldet. Licht im Sinne der
vorliegenden Ausführungen ist nicht auf den sichtbaren Bereich beschränkt, es soll
darunter auch unsichtbare Strahlung verstanden sein.
-
Für eine gute Erfassung von Änderungen der Anzahl der Seillagen ist
es empfehlenswert, daß das Lichtstrahlenbündel quer zur Trommelachse geführt ist.
Sollten hierbei mehr als zwei Seillagen von der Trommel aufgenommen werden oder
soll nicht nur jede zweite Änderung der Seillagen erfaßt werden, so ist vorzugsweise
jeweils ein Lichtstrahlenbündel mit zugeordneten Detektoren an beiden Enden des
Seilaufnahmebereichs der Trommel angeordnet.
-
Hierbei ist es am einfachsten, daß das Lichtstrahlenbündel einen den
gesamten Seilaufnahmebereich der Trommel in radialer Richtung durchdringenden Querschnitt
besitzt und auf eine Anzahl von Detektoren gerichtet ist, die der Anzahl der zu
erfassenden Seillagen gleich ist, wobei die Detektoren entsprechend der Änderungen
der Seillagen nacheinander Belichtungsänderungen unterworfen sind.
-
Weitere Vorteile und empfehlenswerte Merkmale der Erfindung gehen
aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den
schematischen Zeichnungen hervor.
-
Hierbei zeigen: Figur 1 einen vertikalen Querschnitt durch den Gegenstand
der Erfindung mit mechanischem Abtaster gemäß der Schnittlinie I/I der Figur 2,
wobei erfindungsunwesentliche Teile nicht dargestellt sind, Figur 2 eine Draufsicht
auf den Gegenstand der Figur 1, Figur 3 eine Ausführungsvariante des Abtasters in
Ansicht aus Richtung III der Figur.2, Figur 4 eine Ausführungsvariante des Gegenstandes
der Erfindung mit fotoelektrischer Abtastung der Seillagen in einem vertikalen Querschnitt
ähnlich Figur 1.
-
Gleiche Teile sind in den einzelnen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
-
Gemäß den Figuren 1 und 2 besitzt die Winde eine Trommel 10, auf die
ein Seil 12 aufwickelbar oder von der ein Seil abwickelbar ist, zur Vereinfachung
soll im folgenden jedoch nur von einem Aufwickeln des Seiles die Rede sein, obwohl
beides gemeint ist. An den axialen Enden ist die Trommel 10 mit radialen Flanschen
14, 16 versehen, welche die Trommel überragen und zwischen sich den Seilaufnahmebereich
18 bilden.
-
Auf der Trommelachse 20 ist neben dem Flansch 14 ein Zahnrad 22 befestigt,
welches den Rand des Flansches 14 überragt und mit einem kleineren Zahnrad 24 kämmt.
Dieses Zahnrad 24 ist auf einer VorgelegeRJZelzlg befestigt, die ebenfalls noch
eine Keilriemenscheibe 28 trägt. Diese wird durch einen Keilriemen 30 von der Keilriemenscheibe
32 angetrieben, welche auf der Ausgangswelle des hydrostatischen Getriebes 34 sitzt.
Es wäre jedoch auch möglich, das hydrostatische Getriebe unter Zwischenschaltung
eines Planetengetriebes direkt an die Trommelachse 20 zu kuppeln.
-
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Hydraulikpumpe und der
Hydraulikmotor in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, getrennte Anordnung wäre
ebensogut möglich. Das hydrostatische Getriebe 34 weist einen Hebel 36 auf, der
je nach Bauart des Getriebes den Ansprechdruck des im Hydraulikkreislauf angeordneten
Uberströmventils oder die Schluckmenge des Hydraulikmotors bzw. die Fördermenge
der Hydraulikpumpe, z. B.
-
durch Verändern der Exzentrizität bei Flügelpumpen, beeinflußt.
-
Der Hebel 36 ist über ein Gestänge 38 mit dem Abtaster 40 verbunden.
Dieser weist die Form von zwei axial hintereinander angeordneten Rollen auf, die
etwa gleichlang sind und sich in Richtung der Trommelachse 20 etwa über den gesamten
Seilaufnahmebereich 18 der Trommel 10 erstrecken. Es würde auch genügen, wenn jeweils
nur ein kurzer Abtaster jeweils im Bereich der Flansche 14, 16 angeordnet wäre,
da ja vorzugsweise im Bereich der Flansche 14, 16 das Seil beim Aufwickeln in die
nächste Lage vergeht.
-
Das Gestänge 38 weist einen etwa horizontal verlaufenden Hebel 42
auf, an dessen rechtem Ende die Achse 44 des Abtasters 40 befestigt ist. Die Befestigungsstelle
liegt hierbei, wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich, etwa auf halber axialer
Länge des Abtasters 40, so daß seine beiden Teile beidseits des Hebels 42 angeordnet
sind. Das linke Ende des Hebels 42 ist an einem Fixpunkt 46 schwenkbar gelagert,
wobei eine Zugfeder 48 am Hebel 42 befestigt ist und diesen um den Fixpunkt 46 verschwenkt
und in Richtung auf die Trommelachse 20 drückt, so daß der Abtaster 40 immer mit
den Seillagen in Berührung ist und deren Veränderung erfaßt. Zur Ubertragung der
Bewegungen des Abtasters 40 auf den Hebel 36 des Getriebemotors 34 ist ein Verbindungshebel
50 sowohl am Hebel 42 als auch am rechten Ende des Hebels 36 gelenkig befestigt.
Durch die Wahl der Länge der Hebelarme sowie des Befestigungspunktes 52 kann die
von der Rolle 40 beim Wechsel der Seillagen abgetastete Bewegung so übersetzt werden,
daß diese die erforderliche Verstellung des Hebels 36 bewirkt.
-
Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich, ist das Seil 12 im Bereich
des Flansches 14 an der Trommel befestigt, so daß dieses beim nebeneinanderliegenden
Aufwickeln in Richtung zum Flansch 16 fortschreitet und eine Seillage bildet. Erreicht
das Seil 12 den Flansch 16, so steigt das Seil auf die nächste Lage über und wickelt
sich auf diese in Richtung zum Flansch 14, wo sich das Spiel wiederholt.
-
Beim Übergang des Seiles von einer Lage auf die nächste Lage wird
der Abtaster nach oben gedrückt und verstellt hierbei den Hebel 36 des Getriebemotors
34.
-
Weist der Getriebemotor 34 in seinem Hydraulikkreislauf hierbei ein
Uberströmventil auf, dessen Uberströmdruck durch den Hebel 36 verstellbar ist, so
wird durch die vom Abtaster 40 ausgelöste Verstellung des Hebels 36 das vom Getriebemotor
34 maximal abgebbare Drehmoment derart verändert, daß die maximale Zugkraft des
Seiles 12 beim Wechsel der Seillagen etwa konstant bleibt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel,
in dem das Seil auf eine Lage mit größerem Durchmesser übergeht, wird das vom Getriebemotor
abgegebene Drehmoment entsprechend der Durchmesservergrößerung der Seillage erhöht,
so daß die maximale Zugkraft des Seiles 12 konstant bleibt.
-
Weist das Getriebe eine Hydraulikpumpe auf, deren Fördermenge durch
den Hebel 36 verstellbar ist, während die SchluckfAhigkeit des Hydraulikmotors unveränderbar
ist, so wird bei einer Änderung der Anzahl der Seillagen die Fördermenge durch das
Gestänge 38 so verstellt, daß etwa gleichbleibende Zulaufgeschwindigkeit des Seiles
gegeben ist. Hierzu muß die Drehzahl der Trommel verringert werden, wenn sich der
Wickeldurchmesser des Seiles vergrößert.
-
Koppelt man die beiden vorgenannten Maßnahmen, nämlich Beeinflussung
des Uberströmventils und der Fördermenge des Hydraulikmotors, so ergibt sich gleichbleibende
maximale Zugkraft
und gleichbleibende Seilgeschwindigkeit.
-
Ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Getriebemotor 34 für konstante
Leistung ausgelegt und wird durch den Hebel 36 die Schluckmenge des Hydraulikmotors
bei konstanter Fördermenge der Hydraulikpumpe verändert,. so wird durch die Verstellung
des Hebels 36 das vom Getriebemotor 34 abgegebene Drehmoment ebenfalls erhöht. Da
jedoch die Leistung des Getriebemotors 34 konstant ist, sinkt gleichzeitig dessen
Drehzahl entsprechend ab, so daß auch die Drehzahl der Trommel 10 entsprechend verringert
ist. Hierdurch-wird die Zulaufgeschwindigkeit des Seiles 12 zur Trommel auch beim
Wechsel der Anzahl der Seillagen gleichgehalten, da eine Veränderung des Aufwickeldurchmessers
bei konstanter Drehzahl eine Veränderung der Zulaufgeschwindigkeit bzw. Aufwickelgeschwindigkeit
des Seiles zur Folge hätte. Durch den Einsatz des Hydraulikmotors mit konstanter
Leistung wird somit beim Wechsel der Lagenanzahl die maximale Zugkraft des Seiles
und gleichzeitig die Zulaufgeschwindigkeit bzw. Aufwickelgeschwindigkeit des Seiles
konstant gehalten.
-
Vorstehende Ausführungsform ist in der Praxis einfacher realisierbar
als die vorgenannte gemeinsame Beeinflussung von über strömventil und Fördermenge
der Hydraulikpumpe.
-
Figur 3 zeigt eine Ausführungsvariante des Abtasters 40 in einer Ansicht
aus Richtung III der Figur 2, wobei der Bereich der Trommel 10 vereinfacht dargestellt
ist. Der Abtaster 40 weist hier eine Rolle 66 auf, die sich nur über das eine axiale
Ende des Seilaufnahmebereichs 18 z. B. in der Nachbarschaft des Flansches 14 erstreckt
und die eine axiale Länge von etwa 1/10 bis 1/20 der Länge des Seilaufnahmebereichs
aufweist. Um das Aufwickeln des Seiles nicht zu behindern, ist das Ende der Rolle
66, welches zum anderen Flansch 16 zeigt, kegelförmig ausgebildet.
-
Hierbei ist der Durchmesser der Rolle 66 und der Kegelwinkel so gewählt,
daß das Seil beim Aufwickeln ohne Schwierigkeiten unter die Rolle gelangen und diese
hochdrücken kann.
-
Hierzu ist der Radius der Rolle 66 vorzugsweise mindestens so groß
wie der Durchmesser des Seiles.
-
Die Verwendung nur einer einzigen Rolle am Ende des Seilaufnahmebereichs
empfiehlt sich bei'langen Trommeln, z. B. über 1 m. Der hierbei auftretende Nachteil,
daß jeweils nur jene Änderungen der Seillagen erfaßt werden, die im Bereich des
Abtasters 40 erfolgen, ist vernachlässigbar gering gegenüber dem Vorteil des einfachen
Abtasteraufbaus. Dies trifft insbesondere für Seile zu, die sehr dünn sind im Verhältnis
zum Trommeldurchmesser.
-
In Figur 4 ist eine Ausführungsvariante in einer Darstellung ähnlich
Figur 1 mit fotoelektrischer Abtastung der Lagenanzahl gezeigt. Der Abtaster 40
ist hierbei ein Lichtstrahlenbündel 54, das von einer Lichtabstrahlstelle 56 ausgeht.
Diese weist z. B. eine Glühbirne auf, die über die Leitung 59 mit Strom versorgt
wird. Das Lichtstrahlenbündel 54 ist hierbei etwa tangential durch den Seilaufnahmebereich
18 der Trommel 10 geführt und auf zwei übereinander angeordnete lichtempfindliche
Detektoren 58, 60 ausgerichtet. Der Querschnitt des Lichtstrahlenbündels weist hierbei
die Form eines schmalen Streifens auf, der vertikal in der Nähe des Flansches 14
im Seilaufnahmebereich 18 angeordnet ist. Ist die Trommel 10 für die Aufnahme mehrerer
Seillagen vorgesehen, so kann gegebenenfalls im Bereich des anderen Flansches ein
weiterer Abtaster vorgesehen sein, so daß die Änderungen der Lagenanzahl an beiden
axialen Enden des Seilaufnahmebereichs 18 erfaßbar sind.
-
Wie aus Figur 4 ersichtlich, wird bei einem Anstieg des Seiles 12
auf die nächste Seillage der Strahlengang des Lichtstrahlenbündels -54 beeinflusst,
so daß der untere Detektor 58 verdunkelt wird, bei einem weiteren Anstieg des Seiles
wird schließlich auch der obere Detektor 60 abgedun-
kelt. Diese
Veränderungen im Belichtungszustand der DetektOren 58, 60 werden in dem angeschlossenen
Steueryerät 62 erfaßt, welches über die Leitung 64 ein Ausgangssignal abgibt, das
die Verstellung des Uberströmventils bzw. des Stellorgans auf elektrischem Wege,
z. B. mit Hilfe von Stellmotoren, vornimmt. Die Arbeitsweise ist hierbei gleich
der mit mechanischem Abtaster.
-
Um den Einfluß von Störlicht ausschließen zu können, arbeitet die
Lichtabstrahlstelle 56 vorzugsweise mit moduliertem Licht und die Detektoren 58,
60 bzw. das Steuergerät 62 ist für die selektrive Aufnahme bzw. Weiterverarbeitung
des modulierten Lichts ausgebildet.
-
Leerseite