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Gewichtsausgleichsvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Gewichtsausgleichsvorrichtung mit einem
Gegengewicht und einem Seilzug zwischen Last und Gegengewicht, wobei das mit detn
Gegengewicht verbundene Gegengewichtstrum des Seilzugs ùnd das mit der Last verbundene
Lasttrum des Seilzugs über eine Seilrolle geführt sind.
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Die Anwendung von Gegengewichten stößt häufig auf Schwierigkeiten;
vor allem dann, wenn für das Gegengewicht nicht mehr Bewegungsraum zur Verfügung
steht als für die zu bewegende Last, weil das Gegengewicht selbst Platz beansprucht.
Damit die Last trotzdem den ganzen Weg zurücklegen kann, muß eine Übersetzung vorgesehen
werden, wofür man in der Regel eine flaschenzugartige Konstruktion anwendet. Diese
Lösung hat jedoch den Nachteil, daß sie mindestens eine Übersetzung von 1 : 2 aufweist,
wobei diese Übersetzung eine Verdoppelung des Gegengewichts erfordert, was nicht
nur erhöhte Materialkosten für das Gegengewicht, die Verstärkung des Seils und die
Verstärkung der Lager und dergleichen mit sich bringt, sondern auch mehr Platz beansprucht,
der meist nicht zur Verfügung steht.
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Solche Probleme treten vor allem auch bei heb- und senkbaren Garagen-
und Hallentoren auf. Hier kommt noch das weitere Problem hinzu, daß sich bei den
meisten Torsystemen die auszugleichende Last wegabhängig verändert. Bei Toren, welche
in der Schließstellung eine vertikale Position einnehmen und die in geöffnetem Zustand
eine zumindest annähernd horizontale Lage aufweisen,
wird beim Öffnen
ein zunehmender Teil des Torgewichtes von den waagrechten Lauf- oder Führungsschienen
aufgenotrmen, während beim Schließen des Tors eine progressiv zunehmende Last abgebremst
werden muß.
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Man hat bisher meist versucht, derartige, wegabhängig variable Lasten
durch Verwendung von Federsystemen auszugleichen, wobei jedoch meist ein relativ
hoher Platzbedarf entstand oder aber insbesondere bei großen Lasten ein verhältnismäig
hoher Aufwand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Gewichtsausgleichsvorrichtung
zu schaffen, welche bei verhältnismäßig geringem Aufwand und verhältnismäßig geringem
Platzbedarf eine hohe Anpassungsfähigkeit an die räumlichen Gegebenheiten besitzt
und welche den besonderen Verhältnissen des Einzelfalls durch eine variable Gestaltung
des Über- und/oder Untersetzungsverhältnisses oder durch einen fließenden Übergang
zwischen Über- und Untersetzungsverhältnis und umgekehrt angepaßt werden kann, und
zwar sowohl hinsichtlich des auszugleichenden Gewichtes als auch hinsichtlich des
vom Gegengewicht zu durchlaufenden Weges.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß dem Lasttrum und dem
Gegengewichtstrum jeweils ein Seilrollenabschnitt zugeordnet ist, auf welchen sich
das Lasttrum und das Gegengewichtstrum bei einer Bewegung der Last jeweils entgegengesetzt
auf- bzw.
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abspulen, und daß sich zumindest bei einem der beiden Seilrollenabschnitte
der Durchmesser der Seilrollenoberfläche in Achsrichtung verändert, derart, daß
an jeder beliebigen Stelle des Lastwegs die beiden,durch die Last und durch das
Gegengewicht
auf den jeweiligen Seilrollenabschnitt ausgeübten Drehmomente
entgegengesetzt gleich groß sind.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion hat den Vorteil, daß einerseits
die technisch und wirtschaftlich günstigste Auslegung des Gegengewichts gewählt
werden kann, weil durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen beiden
Seilrollen einerseits der vom Gegengewicht maximal zurückzulegende Weg vom maximalen
Weg der Last abweichen kann und weil andererseits durch den sich in Achsrichtung
der Seilrolle ändernden Durchmesser das Übersetzungsverhältnis wegabhängig verändert
werden kann, so daß entsprechend der Gesetzmäßigkeit, mit welcher sich wegabhängig
die auszugleichende Last ändert auch die vom Gegengewicht ausgeübte Gegenkraft geändert
werden kann. Durch diese Ausbildung wird es in vielen Fällen überhaupt erst möglich,
einen konstruktiv äußerst einfachen Gewichtsausgleich mit Hilfe eines Gegengewichts
vorzusehen, wobei nicht nur der technische Aufwand relativ gering ist, sondern auch
der Platzbedarf relativ bescheiden und die Freizügigkeit hinsichtlich der Anordnung
relativ groß ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß sich der Durchmesser
des das Lasttrum aufnehmenden Seilrollenabschnitts im entgegengesetzten Sinn wegabhängig
verändert, wie der das Gegengewichtstrum aufnehmende Seilrollenabschnitt, wobei
der maximale Durchmesser des das Gegengewichtstrum aufnehmenden Seilrollenabschnitts
geringer ist als der maximale Durchmesser des das Lasttrum aufnehmenden Seilrollenabschnitts.
Eine solche Konstruktion eignet sich insbesondere für solche Fälle, bei welchen
einerseits wegabhängig die auszugleichende Last veränderlich ist und andererseits
für
die Bewegung des Gegengewichts nur eine begrenzte Weglänge zur Verfügung steht.
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Weitere zweckmäßige Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Anhand der nun folgenden Beschreibung einiger in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele der Erfindung wird diese näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 die schematische Seitenansicht einer Gewichtsausgleichsvorrichtung
für ein Garagenhubtor bei geschlossener Stellung des Tors, Fig. 2 eine der Fig.
1 entsprechende schematische Ansicht bei geöffnetem Tor und Fig. 3-5 andere Ausführungsformen
von Seilrollen für unterschiedliche Anwendungszwecke.
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Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Gewichtsausgleichsvorrichtung ist
für ein nicht dargestelltes Garagentor bestimmt, bei welchem das Torblatt zum Öffnen
des Tors angehoben wird. Insbesondere ist die Gewichtsausgleichsvorrichtung für
ein sogenanntes Sectionaltor bestimmt, d.h. für ein Tor, bei welchem das Torblatt
aus mehreren gegeneinander um horizontale Achsen mittels geeigneter Scharniere beweglichen
Elementen besteht, die während der Hubbewegung durch senkrechte und waagrechte Führungsschienen
geführt werden, die durch Bogenstücke miteinander verbunden sind und in welche an
den oberen Enden der Elemente angebrachte Laufrollen oder Gleitblöcke eingreifen.
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Wird das Tor geöffnet, bewegen sich die Laufrollen aus den senkrechten
Führungsschienen über die Bogenstücke in die waagrechten Führungsschienen, wobei
die Elemente nacheinander aus einer ersten Stellung, in der ihre Hauptebene im wesentlichen
senkrecht verläuft, in eine zweite Stellung überführt werden, in der ihre Hauptebene
im wesentlichen waagrecht verläuft. In dieser zweiten Stellung wird das Gewicht
der Elemente von den waagrechten Führungsschienen aufgenommen, während zu Beginn
der Öffnungsbewegung das gesamte Gewicht des Torblatts angehoben werden muß, sofern
keine Gewichtsausgleichsvorrichtung vorhanden ist.
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Wie aus den vorstehenden Erläuterungen der Torkonstruktion ersichtlich
ist, muß eine Gewichtsausgleichsvorrichtung zu Beginn der Öffnungsbewegung das Gesamtgewicht
des Torblatts ausgleichen, wobei mit zunehmender Öffnung des Tors die auszugleichende
Last geringer wird. Der Bewältigung dieses Problems mit einfachen und einfach zu
montierenden, den jeweiligen Verhältnissen einfach anzupassenden Mitteln dient die
in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Konstruktion, bei welcher der Gewichtsausgleich
mittels eines insgesamt mit 10 bezeichneten Seilzugs und eines Gegengewichts 12
durchgeführt wird.
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Der Seilzug weist eine Seilrolle 14 auf, die teilweise von einem Seil
15 umschlungen wird, von welchem ein erstes Seiltrum 16, das nachfolgend als Lasttrum
bezeichnet wird, an einem Anschlußpunkt 18 mit dem nicht gezeigten unteren Ende
des Torblatts verbunden ist. Ein zweites, von der Seilrolle 14 ausgehendes Seiltrum
20, das nachfolgend als Gegengewichtstrum bezeichnet wird, ist mit dem Gegengewicht
12 verbunden.
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Die Seilrolle 14 ist in zwei Se lrollenabschnitte 22 und 24 unterteilt,
wobei jeder dieser Abschnitte die Form eines Kegelstumpfes aufweist und wobei die
beiden Kegelstümpfe mit ihren jeweils kleineren, den gleiche Durchmesser aufweisenden
Stirnflächen miteinander verbunden sind. Der Verbindungsbereich kann auch ausgerundet
sein oder gegebenenfalls ein kurzes z':lindrisches Zwischenstück aufweisen. Zweckmäßigerweise
verläuft eine Führungsnut für das Seil kontinuierlich über die gesamte Seilrolle
14.
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Bei der Anwendung eines Gegengewichts zum Gewichtsa:sg1eich ist es
erforderlich, daß das durch die Last an der Seilrolle hervorgerufene Drehmoment
dem durch das Gegengewicht hervorgerufenen Drehmoment entgegengesetzt gerichtet
ist, wobei jedoch der absolute Wert beider Drehmomente möglichst gleich groß sein
soll.
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Ist die Last, hier durch den Anschlußpunkt 18 syalboliâiert, in ihrer
abgesenkten Position (Fig. 1), so befindet sich das Gegengewicht 12 in seiner angehobenen
Stellung.
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Wie nun aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das Lasttrum 16 derart auf
dem Seilrollenabschnitt 22 angeordnet, daß bei geschlossenem Tor das Lasttrum 16
zunächst auf den Bereich des Seilrollenabschnitts 22 zuläuft, der den geringsten
Durchmesser aufweist.
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Wird das Tor geöffnet und dreht sich dabei die Seilrolle 14, so wandert
das Lasttrum 16 allmählich auf den Bereich des Seilrollenabschnitts 22 mit größerem
Durchmesser. Dies bedeutet, daß die Abnahme der Last beim Anheben des Tores teilweise
durch die Zunahme des wirksamen Seilrollenradius ausgeglichen wird, so daß
also
das von der Last auf die Seilrolle 14 ausgeübte Drehmoment nicht im gleichen Maße
absinkt wie die auszugleichende Last.
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Das bei geschlossenem Tor angehobene Gegengewicht 12 wirkt über das
Gegengewichtstrum 20 auf denjenigen Bereich des Seilrollenabschnitts 24, der den
größten Durchmesser aufweist. Wird beim Anheben des Tores und durch Drehung der
Seilrolle 14 das Gegengewicht 12 abgesenkt, so wandert der Angriffspunkt, an welchem
das Gegengewichtstrum 20 die Seilrolle 14 tangiert, allmählich in den Bereich des
Seilrollenabschnitts 24 mit geringerem Durchmesser, so daß bei gleichbleibender
Krafteinwirkung durch das Gegengewicht 12 aufgrund der Verringerung des wirksamen
Seilrollenradius das vom Gegengewicht 12 ausgeübte Drehmoment abnimmt. Durch entsprechende
Wahl der Kegelwinkel kann die Seilrolle 14 den jeweiligen Verhältnissen derart angepaßt
werden, daß in allen Zwischenstellungen zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung
des Tores die vom Gegengewicht und von der Last an der Seilrolle 14 hervorgerufenen
Drehmomente einander entgegegengesetzt gleich sind.
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Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert wurde, besteht
unter beengten Verhältnissen nicht selten die Notwendigkeit, daß der vom Gegengewicht
zwischen seinen beiden Endstellungen zurückgelegte Weg geringer ist als der Weg,
den die Last zwischen ihren beiden Endstellungen zurücklegt. Die in den Fig. 1 und
2 gezeigte Konstruktion berücksichtigt ein derartiges Problem dadurch, daß der Kegelwinkel
des dem Lasttrum 16 zugeordneten Seilrollenabschnitts 22 größer ist als jener des
dem Gegengewichtstrum 20 zugeordneten Seilrollenabschnitts 24. Dies hat zur Folge,
daß pro Umdrehung der Seilrolle 14 auf dem Seilrollenabschnitt eine größere Seillänge
aufgespult wird als auf dem Seilrollenabsohnitt
24. Wird also
die Last über ihre gesamte Wegstrecke bewegt, so wird auf dem Seilrollenabschnitt
24 eine Seillänge aufgespult, die kürzer ist als es der maximalen Weglänge der Last
entspricht.
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Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß die in den Fig. 1 und 2 dargestellte
Form der Seilrolle 14 je nach den gegebenen Verhältnissen verändert werden kann.
Es ist auch nicht erforderlich, daß die Seilrolle als Doppelkegel ausgebildet ist.
Es ist beispeilsweise denkbar, zur Anpassung an bestimmte Raumverhältnisse die beiden
Seilrollenabschnitte 22 und 24 räumlich zu trennen und durch eine Getriebeverbindung
eine gemeinsame Drehbewegung beider Seilrollenabschnitte zu erzwingen. Es ist auch
möglich, die beiden Seilrollenabschnitte derart anzuordnen, daß die Kegelspitzen
in die gleiche Richtung weisen, wenn das Seil 15 in zwei Abschnitte für das Lasttrum
und das Gegengewichtstrum aufgetrennt wird.
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Bei komplizierten Verhältnissen ist es auch denkbar, daß die beiden
Seilrollenabschnitte nicht streng getrennt dem Lasttrum bzw. dem Gegengewichtstrum
zugeordnet sind, sondern daß der dem Lasttrum und der dem Gegengewichtstrum zugeordneten
Seilrollenabschnitt sich gegenseitig überlagern, so daß in einer Endphase der Bewegung
gegebenenfalls die Übersetzungswirkung umgekehrt wird.
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Die Fig. 3 bis 5 zeigen lediglich beispielsweise andere Ausführungsformen
von Seilrollen, die jeweils auch zylindrische Abschnitte 30, 32, 34 und 36 aufweisen.
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Würde beispielsweise bei dem anhand der Fig. 1 und 2 erläuterten Anwendungsbeispiel
der Kegelwinkel des Seilrollenabschnitts 22 ausreichend sein, durch Zunahme des
Radius die Abnahme der Last voll zu kompensieren, so könnte der Seilrollenabschnitt
24 für das Gegengewlchtstrum 20 zylindrisch ausgebildet sein.
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Es stehen dem Fachmann also alle Möglichkeiten offen, eine Gewichtsausgleichsvorrichtung
gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung in optimaler Weise den jeweiligen Verhältnissen
anzupassen.
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L e e r s e i t e