DE3223965C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabelspulvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Kabelspulvorrichtungen dieser Art sind bekannt. In Rücksicht auf Ab­ gasprobleme im Untertagebau geht die Tendenz bezüglich Transport-, Ladungs- und dgl. Fahrzeugen und auch Ar­ beitsmaschinen dahin, deren Dieselantriebsaggregate durch elektrische Antriebe zu ersetzen. Diese Entwicklung hat sich jedoch wegen Problemen verlangsamt und zwar haben sich diese durch Kabelschwingen ergeben, die zwischen den Fahrzeugen und dem stationären elektrischen Netz erfor­ derlich sind, wodurch sich bspw. ein beschränkter Opera­ tionsbereich, eine relativ kurze Lebensdauer des Kabels und Raumerfordernisse ergeben, die ein Kabelzug verlangt.

Bekannte Aufspuleinrichtungen der eingangs genannten Art erlauben keine zufriedenstellende Bewegung hinter dem Netzkabelanschluß und deshalb besteht öfter der Zwang, in einem Tunnel oder einer Passage vom Anschlußpunkt aus in nur einer Richtung operieren zu müssen, vgl. z. B. DE-OS 25 17 836. Dies verlangt im Vergleich zur Situation, bei der ein Anschluß etwa in der Mitte eines Arbeitsbereiches angeordnet ist, eine dop­ pelte Kabellänge.

Kabel werden in der Regel durch vier kreuzweise angeord­ nete Rollen auf eine Trommel geleitet, welche Rollen mit einem zum Aufwickelelement parallelen Träger verbunden sind, wenn eine breite Trommel benutzt wird. Selbst bei gerader Vorwärtsbewegung fällt dabei das Kabel wellenar­ tig ab. Das Kabel erstreckt sich von einem Fahrzeug ge­ rade nach hinten, und jeder Fahrtrichtungswechsel biegt das Kabel um einen Radius der Rollen, der unvermeidlich eher kleiner ist als der Durchmesser des Kabels.

Eine akzeptable Kabelführung hinter dem Anschlußpunkt ist dadurch versucht worden, daß man an den hinteren Ecken eines Fahrzeuges große vertikale Rollen vorgesehen hat, die das Kabel längs der Seiten eines Fahrzeuges führen sollen. Aus praktischen Gründen haben diese Rollen aber auch einen kleinen Durchmesser und beeinträchtigen da­ durch ein Kabel entsprechend, und außerdem sind sie nicht in der Lage, das Kabel mit ausreichender Sicherheit zu den Längsseiten eines Fahrzeuges zu führen.

Bekannt ist außerdem ein System, bei dem ein Kabel mit­ tels eines schwenkbaren Führungsarmes aufgenommen wird, und zwar innerhalb einer Art von vertikal angeordneten Trommel. Die praktische Anwendung dieses Systems ist schwierig und zwar in Rücksicht auf seine komplizierte Konstruktion und auf sein Arbeitsprinzip, das zu Verdre­ hungen und zu Verwicklungen des Kabels führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kabelspul­ vorrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend zu ver­ bessern, daß eine Drehmomentenabhängigkeit zwischen der Spiralwicklung des Kabels und dem diese tragenden Ausle­ ger hergestellt sein soll, und zwar mit der Maßgabe einer automatischen Regelung.

Diese Aufgabe ist mit einer Kabelspulvorrichtung nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angeführten Merkmale gelöst.

Es ist zwar auch möglich, ein Kabel mit kreisförmigem Querschnitt zu benutzen, das in mehreren Lagen aufge­ wickelt wird, vorteilhafterweise wird aber ein Kabel mit bandarti­ gem, flachen Querschnitt verwendet.

Gemäß der Erfindung wird also ein Kabel von einem Fahr­ zeug durch Führungselemente abgeführt, die am Ende des Auslegers angeordnet sind, der frei auf einer vertikalen Achse, konzentrisch zum Kabelaufnahmeelement, in bezug auf eine gegebene Laufrichtung des Kabels schwenkbar ist. Da der Ausleger und die Führungselemente immer zur Fahrtrichtung fluchten, reduziert dies entscheidend die gewaltsame Verbiegung des Kabels. Der Schwenksektor des Auslegers ist vorteilhaft begrenzt, so daß der Ausleger­ arm in seinen extremen Positionen nach seitwärts weist. Die Länge des Auslegers ist derart entsprechend angepaßt, daß der Kabelablaufpunkt in Extremstellungen außerhalb der Längsseiten des Fahrzeuges liegt. Die Richtung des Einlaufes eines Kabels kann dann von der Frontseite eines Fahrzeuges her erfolgen, und ein Fahren hinter den Netz­ anschlußpunkt ist selbst bei beschränkten Raumverhältnis­ sen sicher.

Die freie Schwenkbarkeit des Auslegerarmes in Laufrich­ tung des Kabels wird gemäß der Erfindung durch ein Auf­ wickelmoment erreicht, das zwischen dem Ausleger und dem Kabelaufnahmeelement zur Wirkung kommt, wobei dieses in Abhängigkeit vom jeweiligen Durchmesser der Spiralwick­ lung automatisch geregelt wird.

Die Führungselemente sind derart angeordnet, daß das fla­ che, bandförmige Kabel nur in bezug auf seine Breitfläche gebogen wird, was bedeutet, daß selbst kleine bzw. enge Biegeradien möglich sind, ohne das Kabel zu beschädigen.

Bei einem flachen Kabel kann auch der Innendurchmesser des Kabelaufnahmeelementes sehr klein gehalten werden, und es wird diesbezüglich auch weniger Raum beansprucht. Aber selbst mit einem im Querschnitt kreisförmigen Kabel ist es vorteilhaft, ein eher flaches, mit seiner Achse vertikal gelagertes Aufnahmeelement auf dem Boden eines Fahrzeuges anzuordnen, und die Ausnutzbarkeit des Raumes darüber ist geeignet, die äußeren Dimensionen eines Fahr­ zeuges zu reduzieren.

Die erfindungsgemäße Kabelspulvorrichtung wird nachfol­ gend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 in Draufsicht ein Grubenfahrzeug in verschiede­ nen Stellungen innerhalb eines Grubenganges;

Fig. 2 in Draufsicht die erfindungsgemäße Kabelspulvor­ richtung mit ihren wesentlichen Teilen;

Fig. 3 ein entsprechendes System gemäß Fig. 2, aller­ dings ohne Anwendung der erfindungsgemäßen Merkmale;

Fig. 4 in Seitenansicht eine spezielle Ausführungsform der Vorrichtung und

Fig. 5 in Draufsicht die Vorrichtung gemäß Fig. 4.

Fig. 1 zeigt die allgemeine Arbeitssituation des Systems, wobei ein Grubenfahrzeug 1 in einem Grubengang von der Stelle A zur Stelle B am Netzanschluß 3 eines Kabels 2 vorbeifährt. Die Kabelspulvorrichtung 5, angeordnet auf dem hinteren Teil des Fahrzeuges 1, hält das Kabel 2 die ganze Zeit in gespanntem Zustand und vermeidet dadurch Verwicklungen. An der Stelle A läuft das Kabel 2 von der Vorderseite dem Fahrzeug 1 zu, und der Ablaufpunkt des Kabels 2 aus der Kabelspulvorrichtung 5 liegt außerhalb der betreffenden Längsseite des Fahrzeuges 1. Dabei kann das Kabel 2 mit keinem Teil des Fahrzeuges 1 in Berührung kommen und demgemäß auch nicht beschädigt werden. Die Stellen B und C verdeutlichen, wie das Kabel 2, wenn es von hinten einläuft, immer zum gleichen Punkt der Mittel­ linie des Fahrzeuges 1 läuft.

Die grundsätzliche Konzeption ist in den Fig. 2, 3 ver­ deutlicht, wobei Fig. 3 die Betriebsweise eines vorbe­ kannten Systems darstellt, das im wesentlichen die glei­ chen Elemente aufweist. Dabei ist das Kabelaufnahmeele­ ment 7 auf der Längsmittellinie eines Fahrzeuges 1 ange­ ordnet und dreht um eine vertikale Achse 6. Das Kabelauf­ nahmeelement 7 dient zur Aufnahme der Spiralwicklung 8 des Kabels 2 und steht unter der Wirkung eines Aufwickel­ momentes, dargestellt durch einen Pfeil M. Das Kabel 2 läuft vom Fahrzeug 1 in Richtung der Zugkraft P durch Führungselemente 13 ab, die am Ende des Auslegers 11 an­ geordnet sind, der sich konzentrisch zum Kollektor 7 dre­ hen kann. Die Stellung eines Auslegers 11 in bezug auf die Einlaufrichtung des Kabels direkt von der Hinterseite eines Fahrzeuges aus ist mit A bezeichnet, während zwei andere Einlaufrichtungen mit B und C bezeichnet sind.

Gemäß Fig. 2 wirkt das Aufwickelmoment M, und das ist we­ sentlich, zwischen dem Kabelaufnahmeelement 7 und dem Ausleger 11. Demgemäß ist die ganze Anordnung in der Lage, sich relativ zum Fahrzeug 1 um die Achse 6 zu dre­ hen, und demgemäß ist ferner die Gegenreaktion der Zug­ kraft P des Kabels 2 eine Kraft, die auf die Achse 6 wirkt und in entgegengesetzter Richtung auf der gleichen geraden Linie in horizontaler Ebene. Durch die Führungs­ elemente 13, die auf der gleichen geraden Linie angeord­ net sind, wird das Kabel 2 immer auf den gleichen Punkt, nämlich die auf der Längsmittellinie des Fahrzeugs be­ findliche Achse 6 gerichtet.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 wirkt das Aufwickelmo­ ment im Gegensatz dazu in herkömmlicher Weise zwischen dem Kabelaufnahmeelement 7 und dem Fahrzeug 1. Der Ausle­ ger 11 zusammen mit seinen Führungselementen 13 ist hier­ bei in herkömmlicher Weise frei drehbar gelagert und zwar relativ drehbar sowohl zum Kabelaufnahmeelement 7 als auch zum Fahrzeug 1. Das Kabel 2 verläßt seine Spiral­ wicklung 8 tangential in Richtung der Zugkraft P, weil der Ausleger 11 frei drehbar ist und das Kabel nicht zu einer Richtungs- bzw. Winkeländerung zwingt. Die Gegenre­ aktion zur Kabelzugkraft P ergibt sich dabei durch eine Tragkraft (Kabelgewicht) und ein auf die Achse 6 wirken­ des Moment, und demgemäß stellt sich der Ausleger 11 nie­ mals fluchtend zur Abzugsrichtung ein.

Bei einer Vielzahl von übererdigen Anwendungsfällen (bspw. Rasenmähern od. dgl. Geräte) ist dies von keiner wesentlichen Bedeutung, wohl aber bei Grubenfahrzeugen, denn der Durch­ messer einer vollaufgespulten Haspel nimmt hierbei nahezu die volle Breite des Fahrzeuges ein. Ein Kabel, das von der Seite einer Maschine abläuft, ist beschädigungsanfäl­ lig, und ein asymmetrischer Ablaufpunkt, der sich gemäß der Größe der Aufspulung ändert, erschwert das Fahren in engen Grubengängen.

Beim praktischen Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, 5 ist ein flaches Kabel 2 zu einer Spiralwicklung 8 auf dem plattenförmigen Kabelaufnahmeelement 7 aufgewickelt, das um die vertikale Achse 6 drehbar ist. Diese Aufwicklung wird durch die Führungselemente 13 bewirkt, die am Ende des Auslegers 13 angeordnet sind. Für die Stromzuführung ist das obere Ende der Achse 6 mit einer Schleifringan­ ordnung 14 versehen, die nur gestrichelt angedeutet ist. Der Ausleger 11 ist konzentrisch zum Kabelaufnahmeelement 7 derart angeordnet bzw. gelagert, daß die hohle Achse 12 des Auslegers 11 als Lager für die Achse 6 des Kabelauf­ nahmeelementes 7 dient.

Die Achse 12 sitzt in einem Lager 9, das am Fahrzeug befestigt ist. Die Führungselemente 13 am Ausleger 11 be­ stehen aus einem Rollenpaar 13E, drehbar gelagert an ver­ tikalen Achsen 13D, die fest am Ausleger 11 sitzen, und ferner aus einem anderen Rollenpaar 13A mit Achsen 13B und einem Führungsblock 13C, die durch einen Quersteg 13F verbunden sind. Dieser Quersteg 13F ist schwenkbar am Ende des Auslegers 11 mit einer vertikalen Achse 13G be­ nachbart zum Rollenpaar 13E angeordnet.

Der Führungsblock 13C sitzt drehbar auf einer horizonta­ len Achse 13H, verbunden mit dem Quersteg 13F. Der Schwenkwinkel sowohl des Auslegers 11 als auch des Quer­ steges 13F ist in horizontaler Ebene in einer Weise be­ grenzt, daß, falls nach rechts gedreht, sich diese Ele­ mente in extremer Stellung gemäß Fig. 5 (gestrichelt an­ gedeutet) befinden. Bei Einlauf des Kabels 2 direkt von der Seite des Fahrzeuges 1, befindet sich der Ablaufpunkt des Kabels in einer Distanz S zur Längsseite des Fahrzeu­ ges 1.

Dank der beschriebenen Konstruktion der Führungselemente 13 wird ein flaches, bandförmiges Kabel 2 nur in der Ver­ laufsebene seiner Breitfläche gebogen. Die Aufwicklung und Spannung des Kabels 2 wird bewirkt bspw. durch einen Hydraulikmotor 10, der an der Hohlachse 12 des Auslegers 11 angeordnet ist und der direkt die Achse 6 des Kabel­ aufnahmeelementes 7 antreibt. Die Richtung des Aufspulmo­ mentes ist in Fig. 5 durch einen Pfeil angedeutet. Das ganze System bildet eine einzige Einheit, die auf dem Vertikallager 9 frei drehbar ist, das auf der Längsmit­ tellinie des Fahrzeuges 1 sitzt.

Aufgrund dieser Ausbildung sind die auf die Spiralwick­ lung 8 als auch auf die Führungselemente 13 wirkenden Kräfte innere Kräfte dieser Einheit und neutralisieren sich gegenseitig. Demgemäß ist die einzig äußere wirkende Kraft die Zugkraft des Kabels, die immer den Ausleger und seine Führungselemente 13 in Richtung auf den Ein­ lauf des Kabels 2 drehen, weil eine korrespondierende Tragkraft in der Drehachse wirkt und demgemäß kein Moment verursachen kann. Für die gleichmäßige Spannung des Ka­ bels 2 dient der Motor 10, der automatisch das Aufspulmo­ ment gemäß dem jeweiligen Durchmesser der Spiralwicklung 8 steuert. Fig. 5 zeigt auch, daß dank der konzentrischen Lagerung des Kabelaufnahmeelementes 7 und des Auslegers 11 der Ausleger selbst während seiner Schwingbewegung im wesentlichen innerhalb der Seitenlinien des Fahrzeuges 1 steht. Aus diesem Grunde kann der seitlich herausragende Teil des Systems, das beschädigungsanfällig ist und des­ sen Länge primär bestimmt ist durch die Distanz S, sehr kurz gehalten werden.

Claims (5)

1. Kabelspulvorrichtung, insbesondere für elektrisch angetriebene Untertagefahrzeuge oder -arbeitsmaschi­ nen mit Aufspuleinrichtung für ein flexibles Kabel, das auf ein um eine vertikale, auf der Längsmittel­ linie des Fahrzeuges bzw. der Maschine angeordnete Achse drehbares Aufnahmeelement gewickelt ist, wobei eine Endausgangsstelle für das Kabel relativ zum Fahrzeug bzw. zur Maschine aus Führungselementen ge­ bildet ist, die am Ende eines konzentrisch um die Achse pendelbaren Auslegers angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufwickeln und Spannen des Kabels (2) der Ausleger (11) drehmomentenwirksam zum drehbaren Ka­ belaufnahmeelement (7) angeordnet und ausgebildet ist, wobei ein auf das Kabelaufnahmeelement (7) wir­ kendes Drehmoment gemäß einem gegebenen Durchmesser der Spiralwicklung (8) des Kabels (2) automatisch regelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (2) im Querschnitt flach bzw. bandar­ tig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pendelsektor des Auslegers (11) begrenzt ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (13) relativ zum Ausleger (11) drehbar ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Berührung eines unverrückbaren Hindernisses sowohl das äußere Ende des Auslegers (11) als auch seine Führungselemente (13) frei zur Überwindung des Hindernisses ausschwenkbar ausgebildet sind.