DE2922421C2 - Winde mit einer Trommel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Winde mit einer Trommel, die für die lagenweise Aufnahme bzw. Abgabe eines Seiles vorgesehen und durch ein hydrostatisches Getriebe antreibbar ist, mit wenigstens einem Abtaster, der Veränderungen der Lagerizahl erfaßt und mit der Steuerung des Getriebes derart in Wirkverbindung steht, daß bei einer Änderung der Lagenzahl die Steuerung zur Aufrechterhaltung einer zumindest ungefähr gleichbleibenden konstanten Zugkraft beeinflußt wird.

Bei Winden mit einer Trommel, die für die lagenweise Aufnahme bzw. Abgabe des Seiles vorgesehen und durch ein hydrostatisches Getriebe antreibbar sind, besteht das Problem, daß sich bei einer Änderung der Lagenzahl auch die auf das Seil ausgeübte Kraft 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 Teillage

ίο auftretende größte Zugkraft ausgelegt sein muß, die bei größerem Aufwickeldurchmesser, d. h. in der nächstfolgenden Lage, gar nicht mehr erreicht werden kann. Das gezogene Gut muß ebenfalls den maximal auftretenden Zugkräften gewachsen sein, um Beschädigungen zu vermeiden.

Zur Erzielung einer konstanten Zugkraft im Seil ist durch die DE-OS 18 09 441 eine Vertäu- und Vorholvorrichtung für Schiffe bekanntgeworden, bei der das durch eine Spillwinde vorgeholte Seil von einer Windentrommel in mehreren Seillagen aufgewickelt wird. Eine Abtastvorrichtung fühlt mittels einer elastisch federnd in Richtung der Trommel gedrückten Tastkörpers die Zahl der Seillagen auf der Windentrommel oder die Zugkraft am Seilabschnitt zwischen Windentromme! und Spillwinde ab und steuert den Antrieb der Windentrommel auf konstante Zugkraft am genannten Seilabschnitt.

Ferner ist durch dte DE-OS 15 50 82/ eine Seilzugwinde bekanntgeworden, die eine den Seilzug messende Einrichtung aufweist, welche auf den Antrieb in der Weise einwirkt, daß der Seilzug konstant gehalten wird. Der Antrieb für die Seiltrommel besteht aus einer stufenlos verstellbaren hydrostatischen Pumpe, die einen die Seilzugwinde antreibenden Hydromotor beaufschlagt.

Neben der Einhaltung eines konstanten Seilzuges ist jedoch die Einstellung einer konstanten Zulaufgeschwindigkeit bzw. Abiaufgeschwindigkeit des Seiles erwünscht Bei der Vertäu- und Vorholvorrichtung gemäß DE-OS 18 09 441 lassen sich diese Geschwindigkeiten zwar durch die Drehzahleinstellung der Spillwinden einstellen. Soll jedoch die Verwendung einer Spillwinde aus Kostengründen vermieden und lediglich eine Windentrommel verwendet werden, so vergrößert sich bei vorgegebener Trommeldrehzahl mit zunehmender Anzahl der Seillagen auf der Trommel die Zulaufgeschwindigkeit bzw. Ablaufgeschwindigkeit des Seiles. 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 bei Einhaltung einer zumindest etwa konstanten maximalen Zugkraft im Seil die Zulaufgeschwindigkeit bzw. Ablaufgeschwindigkeit des Seiles konstant hält.

Darüber hinaus soll die Winde einfach im Aufbau, somit kostengünstig herstellbar und den im Windenbetrieb üblichen Belastungen voll gewachsen sein.

Die Aufgabe wird für eine Winde der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst. Dabei wird das vom hydrostatischen Getriebe in die Trommel eingeleitete maximale Drehmoment und die Trommeldrehzahl beim Übergang von einer Seillage auf die nächstfolgende Seillage entsprechend dem sich ändernden Aufwickel- bzw. Abwickeldurchmesser se-

ändert, so daß bei gleichbleibender maximaler Zugkraft eine gleichbleibende Geschwindigkeit des Seiles erreicht wird und somit die Gefahr von Oberlastungen vermieden und ein gleichmäßiger Betrieb erreicht wird.

Wird nämlich bei dem 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 unigekehrt. BeLÄnderungen der Lagenanzahl wird auf diese Weise sowohl die Zugkraft als auch die Zulauf- bzw. Ablaufgeschwirdigkeit des Seiles konstant gehalten. Bei einer Vergrößerung der Schluckmenge liegen, wie bereits ausgeführt wurde, die Verhältnisse umgekehrt, so daß auch Änderungen in dieser Richtung ausgeglichen werden können.

Zum einfachen Erfassen der Lagenanzahl erstreckt sich der Abtaster in vorteilhafter Weise über den gesamten axialen Seilaufnahmebereich der Trommel.

Bei langem Seilaufnahmebereich, z. B. über 1 m, kann es günstig sein, daß sich der Abtaster nur über ein axiales Ende des Seilaufnahmebereichs erst-eckt 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 Vi₀ bis '/20 der Länge des Seilaufnahmebereichs.

Für eine einfache Wirkverbindung ist es empfehlenswert, daß der Abtaster durch ein Gestänge mit dem Stellorgan des hydrostatischen Getriebes verbunden ist.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung, welche die Nachteile mechanischer Übertragungsglieder 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 Lagenzahl 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 e'urch 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 ausgebildet. Licht im Sinne d°r 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 Seülagen 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 Lichtstrahlbündel mit zugeordneten Detektoren quer zur Trommelachse an beiden Enden des Seilaufnahmebereichs der Trommel angeordnet.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Hierbei zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Querschnitt durch eine Winde mit mechanischem Abtaster gemäß der Schnittlinie I/I der F i g. 2,

Fig.2 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. I.

F i g. 3 eine Ausführungsvariante des Abtasters in Ansicht aus Richtung III der Fi g. Z

Fig.4 eine Ausführungsvariante der Winde mit fotoelektrischer Abtastung der Seillagen in einem vertikalen Querschnitt ähnlich F i g. 1.

Gleiche Teile sind in den einzelnen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Gemäß den F i g. 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 die 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 Vorgelegewelle 26 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 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 einem Abtaster 40 verbunden. Dieser weist die Form von zwei axial hintereinander angeordneten Rollen auf, die etwa gle;rhlang 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 im Bereich der Flansche 14,16 das Seil beim Aufwickeln in die nächste Lage übergeht.

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 Fig.2 ersichtlich, etwa auf halber axialer Länge des Abtasters 40, so da3 seine beiden Teile beidseits des Hebels 42 angeordnet siiid. Uas 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 ^:-nd deren Veränderung erfaßt. Zur Übertragung der Bewegungen des Abtasters 40 auf den Hebel 36 des hydrostatischen Getriebes 34 ist ein Verbindungshebel 50 sowohl am Hebel 42 ah p.uch am rechten Ende des Hebels 36 gelenkig befestigt. Durch die Wahl der Länge der Hebelarme sowie des Befestigungspunktes 52 kann die /^n dem Abtaster 40 beim Wechsel der Seillagen abgetastete Bewegung so übersetzt werden, daß diese die erforderliche Verstellung des Hebels 36 bewirkt.

Wie insbesondere aus F i g. 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 40 nach oben gedrückt und verstellt hierbei den Hebel 36 des hydrostatischen Getriebes J4.

1st das hydrostatische Getriebe 34 für konstante Leistung ausgelegt und wird durch den Hebel 36 die Schluckmenge des Hydraulikmotors bei konstanter is Fördermenge der Hydraulikpumpe verändert, so wird durch die Verstellung des Hebels 36 das vom Hydraulikmotor des hydrostatischen Getriebes 34 abgegebene Drehmoment cbcnfaü? erhöht Da jpHnrh dip Leistung des hydrostatischen Getriebes 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. Aufwikkelgeschwindigkeit des Seiles zur Folge hätte. Durch den Einsatz des Hydraulikmotors mit konstanter Leistung wird somit beim Wechsel der Lagenanzahl die jo maximale Zugkraft des Seiles und gleichzeitig die Zulaufgeschwindigkeit bzw. Aufwickelgeschwindigkeit des Seiles konstant gehalten.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsvariante des Abtasters 40 in einer Ansicht aus Richtung HI der Fig. 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 Vi₀ bis V₂O 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 mindestens so groß wie der Durchmesser des Seiles.

Die Verwendung nur einer einzigen Rolle am Ende des Seilaufnahmeb^reichs 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 F i g. 4 ist eine Ausführungsvariante in einer Darstellung ähnlich F i g. 1 mit fotoelektrischer Abtastung eo 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 F i g. 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 abgedunkelt. Diese Veränderungen im Belichtungszustand der Detektoren 58, 60 werden in dem angeschlossenen Steuergerät 62 erfaßt, welches über die Leitung 64 ein Ausgangssignal abgibt, das die Verstellung des Stellorgans auf elektrischem Wege, 7.. 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 mit moduliertem Licht und die Detektoren 58,60 bzw. das Steuergerät 62 ist für die selektive Aufnahme bzw. Weiterverarbeitung des modulierten Lichts ausgebildet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Winde mit einer Trommel (10), die für die lagenweise Aufnahme bzw. Abgabe eines Seiles (12) vorgesehen und durch ein hydrostatisches Getriebe (34) antreibbar ist mit wenigstens einem Abtaster (40), der Veränderungen der Lagenzahl erfaßt und mit der Steuerung (36) des Getriebes derart in Wirkverbindung steht, daß bei einer Änderung der Lagenzahl die Steuerung zur Aufrechterhaltung einer zumindest ungefähr gleichbleibenden konstanten Zugkraft beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schluckmenge des Hydraulikmotors (1) des hydrostatischen Getriebes (34) veränderbar ist, und daß der Abtaster (40) mit dem die Schluckmenge beeinflussenden Stellorgan des Hydraulikmotors in Wirkverbindung steht, so daß bei der Zunahme der Lagenzahl die Schluckmenge erhöht und bei der Abnahme der Lagenzahl die Schluckmenge vermindertsvird.

2. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abtaster (40) über den gesamten axialen Seilaufnahmebereich (18) der Trommel (10) erstreckt.

3. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abtaster (40) Eöer ein axiales Ende des Seilaufnahmebereiches (18) erstreckt und daß die Rolle (66) ein kegelförmiges Ende aufweist, das zum entgegengesetzten Ende des Seilaufnahmebereichs (18) zeigt.

4. Winde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, «laß der Abtaster (40) durch ein Gestänge (38) mit denj Stellorgan des Hydraulikmotors des hydrostatischen Get ^T _:ebes (34) verbunden ist.

5. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster (40) wenigstens ein Lichtstrahlenbündel (54) aufweist, das von einer Lichtabstrahlstelle (56) durch den Seilaufnahmebereich (18) der Trommel (10) auf mindestens einen lichtempfindlichen Detektor (58,60) gerichtet ist, so daß bei einer Änderung der Lagenzahl der Detektor (58,60) einer Belichtungsänderung unterworfen ist.

6. Winde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtstrahlenbündel (54) quer zur Trommelachse (20) geführt ist.

7. Winde nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtstrahienbündel (54) mit zugeordneten Detektoren quer zur Trommelachse an beiden axialen Enden des Seilaufnahmebereiches (18) der Trommel angeordnet sind.