DE3408497A1

DE3408497A1 - Mess- und anzeigeeinrichtungen an kabelziehwinden

Info

Publication number: DE3408497A1
Application number: DE19843408497
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: LANCIER MASCH PETER
Current assignee: LANCIER MASCH PETER
Priority date: 1983-03-08
Filing date: 1984-03-08
Publication date: 1984-09-13

Description

BESCHREIBUNG
Meß- und Anzeigeeinríchtungen an Kabelziehwinden Zum kontrollierten Einziehen von Nachrichten-, Signal- oder Energiekabeln in Kabelkanalrohre oder Erdgräben werden auf Anhängerchassis oder selbstfahrende Fahrzeuge montierte, motorgetriebene Seilwinden verwendet, die mit Meß- und Anzeigeeinrichtungen zur Feststellung der Zugkraft am Seil und der Seillänge ausgerüstet sind. An die Meß- und Anzeigeeinrichtungen dieser Kabelziehwinden werden hohe Anforderungen gestellt, weil sowohl mehr oder weniger robuste als auch gegen Zugkraftbeanspruchungen höchst empfindliche Kabelkonstruktionen eingezoyen werden müssen. Empfindliche Kabel aus der neuesten technischen Entwicklung sind zum Beispiel die zu den Nachrichtenkabeln yehörenden Glasfaserkabel. Neben diesen rein technischen Anforderungen steht das Bestreben, die Bedienung einer Kabelziehwinde so komfortabel und sicher wie möglich zu gestalten.
Im Rahmen der Arbeitsvorgänge vor dem Einziehen von Kabeln in Kabelkanalrohre werden Seilwinden auch dazu verwendet, zum Beispiel geeignete Bürsten durch die Kabelkanalrohre zu ziehen, um sie zu reinigen und/oder sogenannte Kalibriergeräte, um den freien inneren Durchmesser der Kabelkanalrohre festzustellen.
Das Messen der Zugkräfte in einer Seilwinde wird bei bekannten Konstruktionen durch Ablenken der geradlinigen Seilführung zwischen zwei Seil rollen mit Hilfe einer beweglichen, ggf. auch gefedert gelagerten dritten Rolle ermöglicht. Die Spannung des Seil'es (8) bewirkt auf der beweglichen Rolle eine Kraftkomponente (9), die direkt proportional zur Zugbelastung des Seiles ist. Die Bewegung dieser Rolle wird direkt oder über Hebelsysteme, oder zum Beispiel über Hebelsysteme und eine hydraulische Kraftmeßdose, einem Anzeigeinstrument, bestehend aus Zeiger und geeichter Skala, zugeführt und damit ablesbar yemacht oder, wenn das Anzeigeinstrument als Linienschreiber mit Papierstreifen ausgeführt ist, als Zugkraftverlaufskurve aufgezeichnet. Bei dem Linienschreiber wird der Vorschub des Papierstreifens entweder motor-bzw. federwerkgetrieben, das heißt zeitabhängig realisiert, oder der Papiervorschubantrieb wird über eine biegsame Welle mit einer geeigneten Rolle der Seilführung innerhalb der Seilwinde mechanisch verbunden und damit eine längenabhängige Aufzeichnung der Zugkraft ermöglicht.
Die Aufzeichnung eines Kabelziehvorganges, der von einem Linienschreiber registriert wurde, besteht aus einer mehr oder weniger langen Papierstreifen, auf dem die Zugkraftverlaufskurve in Abhgigkeit von der Zeit oder Länge aufgetragen ist, wobei zu dem Linienschreiber noch ein Ableselineal mitgeliefert werden muß, welches die gleichen Eichmarkierungen wie der Schreiber selbst enthalten muß, um nach dem Abreißen des Papierstreifens die Einzel werte der Zugkraft ablesen zu können.
Das Anzeigeinstrument bzw. der Linienschreiber sind mit von Hand einstellbaren Kontakteinrichtungen ausgestattet, an denen ein für den jeweils einzuziehenden Kabeltyp spezifischer maximaler Zugkraft grenzwert eingestellt werden kann. Erreicht die aktuelle Zugkraft den Grenzwert, setzt die Kontakteinrichtung den Antrieb der Seilwinde außer Betrieb und vermeidet dadurch, daß das einzuziehende Kabel überlastet wird.
Die Erfindung geht bei der Aufnahme der Meßwerte der Zugkraft und der Länge den Weg der möglichst direkten Wandlung in elektrisch meßbare Werte. Das Prinzip der Erzeugung einer Kraftkomponente (9) durch die Ablenkung einer geradlinigen Seilführung mit einer dritten Seilrolle wird dabei zunächst beibehalten. Die dritte, sich frei drehende Seilrolle wird an einer feststehenden Welle (I) angebracht, wobei die variierende Kraftkomponente eine geringfügige, variierende Biegung der Welle bewirkt, die mit Hilfe eines oder mehrerer Dehnungsmeßstreifen (3), welche auf einer ebenen Fläche der Welle aufgebracht sind, in einem elektrisch meßbaren Wert gewandelt wird.
Eine weitere Möglichkeit der direkten Wandlung der Zugkraft ist die Verwendung eines induktiven Wegeaufnehmers (10), bestehend aus einer Spule (11) mit Mittelanzapfung und einem beweglichen bzw. zu bewegenden Mymetallkern (12). Positionsänderungen des Mymetallkerns (12) bewirken elektrisch meßbare luiderungen der elektrischen Charakteristiken der Spule (11), sofern sie mit einer Wechselspannung gespeist wird.
Erfindunysgemäß wird die Bewegung des Mymetallkern (12) von einer gefedert gelagerten (13) dritten Seilrolle (2) bewirkt, über die das Zugseil (8) läuft und auf die das Zugseil eine der Zugkraft proportionale Kraftkomponente (9) überträgt.
Zugkraftmeßeinrichtungen, welche an der Seilwinde selbst angeordnet sind, registrieren die Gesamtzugkräfte, die während des Einziehvorganges eines Kabels auf das Seil einwirken und die sich aus folgendem zusammensetzen: -A Gewicht (Masse) des Seils B Reibung des Seils im Kabelschutzrohr oder im Kabel graben C Gewicht (Masse) des am Seil befestigten Kabels D Reibung des Kabels im Kabelschutzrohr oder im Kabel graben E Kraft, die zum Abziehen des Kabels von einer Vorratstrommel notwendig ist Bei neueren Entwicklungen der Konstruktionen von Seilwinden werden die Einrichtungen zum Messen der Zugkraft oder zusätzliche, zweite Meßeinrichtungen an dem freien Seilanfang angeordnet, so daß von diesen nur noch die zuvor genannten Zugkräfte C, D und E registriert werden.
Die Zugkräfte C, D und E sind diejenigen Kräfte, die auf das einzuziehende Kabel einwirken, für welches eine jeweils spezifische, maximal zul.issiye Zugkraft von den Herstellern angegeben wird. Am Seilanfang angeordnete Einrichtungen zum Messen der Zugkraft lassen die zuvor genannten Zugkräfte A und B außer acht. Diest! Anordnung ist bes)ndels dann wichtig, wenn die Seilwinden für das Einziehen von leichten, zugempfindlichen Kabeln, zum Beispiel Glasfascrkabcln, eingesetzt werden und die Zugkräfte A und B einen relativ großen Anteil der Gesamtzugkräfte ausmachen, weil zum Beispiel das Gewicht und die Reibung des Seils (A u. B) größer sind, als die des Kabels (C, D u. E).
Die Erfindung bezieht sich auf die Ausführung des Seilabsehlusses am freien Seilanfang einschließlich der dort untergebrachten Einrichtungen zum Messen der Zugkräfte. Dieser Seilabschluß wird Seilanfangsbirne (14) mit Zugmeßeinrichtung genannt. Sie besteht aus zwei Teile gruppen, die federnd (13) mechanisch verbunden sind. Eine Teilegruppe ist fest mit dem Zugseil (8) der Seilwinde verbunden und es ist darin die Spule (11) eines induktiven Wegeaufnehmers (10) integriert.
Die Anschlußdrähte der Spule sind innerhalb der hier beschriebenen Teilegruppe mit elektrisch isolierten Leitern (15) verbunden, die im Zugseil (8) vorhanden sein müssen und dazu dienen, die elektrisch meßbaren Werte des induktiven Wegeaufnehmers (10) zu der Elektronik in der Seilwinde zu übertragen.
Die zweite Teile gruppe der Seilanfangsbirne (14) besteht aus den mechanischen Teilen zur Befestigung zum Beispiel eines Kabelziehstrumpfes oder eines Kabelziehkopfes und es ist daran der Mymetallkern (12) eines induktiven Wegeaufnehmers (10) angebracht. Fügt man die beiden Teile gruppen in geeigneter Weise federnd zusammen, so bewegt sich der Mymetallkern (12) in der Spule (11) proportional zu der Zugkraft, mit der die Seilanfangsbirne (14) beim Einziehen eines Kabels belastet wird.
Die zweite Teilegruppe kann auch als Kalibriergerät zum Messen des freien inneren Durchmessers von Kabelkanalrohren (17) ausgeführt sein.
Auch in diesem Fall wird der Meßwert weitgehend direkt in elektrisch meßbare Werte gewandelt. Die zweite Teilegruppe ist dann mit mehreren mechanischen Fühlerelementen (16) ausgestattet, die an der Innenwand des Kabelkanalrohres (17) federnd (13) anliegen. Wird dieses Kalibriergerät durch das Kabelkanalrohr (17) gezogen, werden die federnd gelagerten Fühlerelemente (16) abhängig vom Innendurchmesser des Rohres bewegt. Diese Bewegung führt - mechanisch auf den Mymetallkern (12) übertragen - zu durchmesserabhängigen Anderungen der elektrischen Charakteristiken der Spule (11) des induktiven Wegeaufnehmers (10) und damit zu elektrisch meßbaren Werten, die, wie nachfolgend beschrieben, im Mikroprozessorsystem der Seilwinde verarbeitet, analog den Zugkräften anzeigt werden können.
Zum Feststellen der Seilbewegung und Seillänge wird in der Seilwinde an geeigneter Stelle - zum Beispiel wie der Dehnungsmeßstreifen - auf der feststehenden Welle (1) oder an einer anderen Rolle der Seilführung eine magnetische oder optische Schranke (4) verwendet, die zum Beispiel durch Blechstreifen (5) oder eine Lochblende, welche von einer Seilrolle (2J bewegt werden, magnetisch oder abschattend beeinflußt, zur Abgabe elektrisch meßbarer Impulse veranlaßt wird. Die Dimensionierung der Seilrolle und die Menge der die Schranke pro Umdrehung der Seilrolle beeinflussenden Bleche ergeben eine Anzahl von elektrischen Impulsen pro Umdrehung und damit pro Längeneinheit zum Beispiel einen Impuls je zehn Zentimeter Seillänge.
Die analogen elektrisch meßbaren Werte der Dehnungsmeßstreifen oder der induktiven Wegeaufnehmer sowie die Impulse der Schranke können in einem Mikroprozessorsystem digitalisiert, bewertet, berechnet, gezählt und an anzeigenden elektrischen Bauteilen dem Bedienungspersonal kenntlich gemacht werden. Dabei ist die Anzeige der Zugkraft in Zahlen an einem Display ungünstig, weil diese Werte während des Einziehvorganges sich sehr häufig ändern und zwar so schnell, daß sie vom Bedienungspersonal nicht erkannt und abgelesen werden können. Andererseits ist das Beobachten der Zugkraft während des Einziehens eines Kabels eine der wichtigsten Arbeitsinformationen für das Bedienungspersonal.
Erfindungsgemäß wird die Zugkraft an einem Leuchtband angezeigt und damit für das Bedienungspersonal sehr einfach erkenn- und bewertbar.
Das Leuchtband besteht aus vielen, zum Beispiel zehn Lampen oder Leuchtdioden, die wie ein Band neben- oder übereinander angeordnet sind. Vor Beginn des Einziehvorganges wird in dem MiAropro2essorsystem ein maximaler Zugkraftwert gespeichert, der für den danach einzuziehenden Kabeltyp spezifisch ist. Dieser maximale Zugkraftwert dient dazu, die Seilwinde bei Erreichen oder Überschreiten des Wertes während des Einziehvorganges mikroproze sorgesteuert abzuschalten.
Solange dieses Überschreiten der maximalen Zugkraft aber noch nicht eingetreten ist, errechnet das Mikroprozessorsystem den Anteil der augenblicklich gemessenen aktuellen Zugkraft an der eingespeicherten maximalen Zugkraft in Prozent und steuert seine elektrischen Ausgänge derart, daß das Ergebnis an dem Leuchtband in Form von leuchtenden und nicht leuchtenden Lampen oder Leuchtdioden dargestellt wird.
Erreicht die aktuelle Zugkraft während des Einziehvorganges zum Beispiel 60 Prozent der maximalen Zugkraft, so leuchten sechs von zehn oder zwölf von zwanzig Lampen oder Leuchtdioden des Leuchtbandes.
Eine weitere günstige Arbeitsinformation für das Bedienungspersonal der Kabelziehwinde ist die Anzeige der Geschwindigkeit des sich bewegenden Seiles, zum Beispiel in Meter pro Minute. Für die Berechnung dieser Anzeige erzeugt die magnetische oder optische Schranke zum Beispiel einen Impuls je zehn Zentimeter bewegten Seiles, das heißt die Längeneinheit des Geschwindigkeitswertes. Das Mikroprozessorsystem ist in der Lage, einen Zeittakt oder eine Zeitmessung, das heißt die zeiteinheit zu erzeugen und aus beiden Daten die Seilgeschwindigkeit zu berechnen, die dann laufend neu errechnet an einem Display angezeigt wird.
Das Mikroprozessorsystem gestattet den Anschluß eines Papierstreifendruckers, die Eingabe spezifischer Texte sowie das Speichern von Zwischen- und Maximalwerter der Zugkraft, der Länge und der Geschwindigkeit. Aus all diesen Daten kann ein Arbeitsprotokoll erzeugt bzw.
ausgedruckt werden, das neben der grafischen Darstellung der Zugkraftverlaufskurve und der Länge alle Vorgänge eines Kabeleinziehvorganges formularartig und dokumentierend darstellt.
Wie zuvor beschrieben, stehen im Mikroprozessorsystem der Seilwinde die aktuellen Daten der Seil geschwindigkeit und der Zugkraft zur Verfügung. Beide Daten werden angezeigt. Aufgabe der die Seilwinde bedienenden Person ist es, die Geschwindigkeit der Seilwinde und damit des Einziehvorganges von Hand so zu regulieren, daß eine möglichst hohe Seil geschwindigkeit erzielt wird, ohne die Zugkraft grenze zu überschreiten. Das Regulieren der Seilgeschwindigkeit geschieht an einem Stellhebel, der die strömende Menge des Öl flusses im hydraulischen Antriebssystem der Seilwinde beeinflußt. Bei einem elektrischen Antrieb der Seilwinde hätte der Stellhebel eine entsprechende elektrische Funktion zur Regulierung der Seilgeschwindigkeit-.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuerung des Stellhebels, zum Beispiel mit einem Stellmotor, die von dem Mikroprozessorsystem bewirkt wird. Beträgt die Zugkraft zum Beispiel 25 % der Zugkraft grenze, kann die Seilgeschwindigkeit automatisch gesteuert erhöht werden. Erreicht die Zugkraft jedoch zum Beispiel 95 % der Zugkraftgrenze, kann das Mikroprozessorsystem so programmiert werden, daß die Seilgeschwindigkeit gesenkt wird.
Figur 1: Feststehende Welle mit Meßwertaufnehmern für Seilwinden (1) Welle (2) Seilrolle (3) Dehnungsmeßstreifen (4) Schranke (5) Bleche (6) Hohlzylinder (7) Dichtung Figur 2: Prinzip der Wirkung der Kraftkomponente (1) Welle (2) Seilrolle (8) Zugseil (9) Kraftkomponente Figur 3: Zugkraftaufnehmer mit induktivem Wegeaufnehmer für Seilwinden (2J Seilrolle (s) Zugseil (9> Kraftkomponente (lo) Induktiver Wegeaufnehmer (11) Spule zu (10) (12) Mymetallkern zu (10) (13) Federung Figur 4: Seilanfangsbirne für Seilwinden (8) Zugseil (9) Kraftkomponente (10) Induktiver Wegeaufnehmer (11) Spule zu (10) (12) Mymetallkern zu (10) (13) Federung (14) Seilanfangsbirne (15) Isolierte Leiter Figur 5: Seilanfangsbirne für Seilwinden mit Kalibri er gerät (8) Zugseil (10) Induktiver Wegeaufnehmer (11) Spule zu (10) (12) Mymetallkern zu (10) (13) Federung (15) Isolierte Leiter (16) Fühlerelement (17) Kabelkanalrohr - Leerseite -

Claims

PATENTANSPRÜCHE t ì A Seilwinde zum Einziehen von Kabeln mit MeSeinrichtungen für die Zugkraft und die Seillållge dadurch yeRezrnzeichllet, daß die Zugkraft an einer feststehenden Welle (1) mit drehender Seilrolle (2) gemessen wird und die zugkraftabhängige Biegung der Welle (1) von Dehnungsmeßstreifen (3) in elektrisch meßbare Werte yewandelt wird und die Dehnungsmeßstreifen auf einer ebenen Fläche der Welle (1) aufgebracht sind.
2. Seilwinde nach Anspruch 1 dadurch yekemgzeichnet, daß die Seillänge von einer magnetischen oder optischen Schranke (4) dadurch erfaßt wird, daß magnetisch wirksame oder optisch ahschattende Blechstreifen oder Lochblenden (5) an einer drehenden Seilrolle (2) angebracht, die feststehende Schranke (4) zu ihrer bauteiletypischen Impuls- oder Signalabgabe veranlassen, wobei die Schranke auch an der drehenden Seilrolle (2) und die Blechstreifen oder Loctßlende (5) feststehend angeordnet sein können.
3. Seilwinde nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Dehnungsmeßstreifen (3) als auch die magnetische oder optische Schranke (4) an einer feststehenden Welle(1) angebracht sind und daß diese Bauelemente durch einen feststehenden, glockenförmigen Hohlzylinder (6) sowie eine Dichtung (7), zum Beispiel eine Lippendichtung, vor Umwelteinflüssen geschützt sind, wobei die Dichtung an der drehenden Seilrolle (2) anliegt.
4. Seil winde zum Einziehen von Kabeln mit Meßeinrichtungen für die Zugkraft dadurch gekennzeichnet, daß zur Wandlung der Zugkraft in elektrisch meßbare Werte ein induktiver Wegeaufnehmer (10) verwendet wird, dessen Mymetallkern (12) von einer gefedert gelagerten (13) Seilrolle (2) bewegt wird, auf welche das Zugseil (8) eine der Zugkraft proportionale Kraft überträgt.
5. Seilwinde zum Einziehen von Kabeln mit Meßeinrichtungen für die Zugkraft gemäß Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Wegeaufnehmer (10) in der Seilanfangsbirne (14) angeordnet wird, die aus zwei gefedert verbundenen (13) Teile gruppen besteht und deren federnde Wirkung zur zugproportionalen Bewegung des Mymetallkerns (12) des induktiven Wegeaufnehmers (10) genutzt wird.
6. Seilwinde zum Einziehen von Kabeln gemäß Anspruch 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der elektrischen Meßwerte des induktiven Wegeaufnehmers <10) ein Zugseil (8) verwendet wird, welches die elektrisch notwendige Menge isolierter Leiter (15) enthält.
7. Seil winde zum Einziehen von Kabeln gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilegruppe der aus zwei gefedert verbundenen Teilegruppen bestehenden Seilanfangsbirne (14) mit gefedert gelagerten (13) mechanischen Fühlerelementen (16) ausgestattet ist, die die innere Wandung eines Rohres (17) berührend den Innendurchmesser des Rohres abtasten können, wobei Anderungen des Innendurchmessers des Rohres in eine Bewegung des Mymetallkernes (12) des induktiven Wegeaufnehmers (10) und dadurch in elektrisch meßbare Werte transformiert werden.
8. Seilwinde zum Einziehen von Kabeln, ausgerüstet mit einem Mikroprozessorsystem, welches die elektrisch meßbaren Werte der Dehnungsmeßstreifen gemäß Anspruch 1, der magnetischen oder optischen Schranke gemäß Anspruch 2 und/oder die der induktiven Wegeaufnehmer gemäß den Ansprüchen 4 und 5 verarbeitet und an das entsprechende Ausgabebausteine, wie zum Beispiel Drucker, Displays und Leuchtelemenge angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkraft an einem Leuchtband, bestehend aus mehrereniLampen oder Leuchtdioden oder einer sogenannten Rollenanzeige, so angezeigt wird, daß immer so viele Anteile des Leuchtbandes leuchten oder markiert werden, wie die aktuelle Zugkraft zu einer eingestellten maximalen Zugkraft prozentual ergibt.
9. Seilwinde nach den Oberbegriffen des Anqpruclls 8 und ynäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die längenspezifischen elektrischen Impulse der magnetischen oder optischen Schranke (4) und ein vom Mikroprozessorsystem erzeugter Zeittakt gemeinsam dazu genutzt werden, die Geschwindigkeit der Seilbeweyung zu errechnen und an einem Display anzuzeigen.
10. Seilwinde nach den Oberbegriffen des.Anspruchs 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Drucker eine graphische Darstellung der Zugkräfte und der Seillänge sowie einen formularartigen Text und die Grenzdaten der Zugkraft, der Seillänge und -yeschwindigkeit zur Dokumentation des gesamten Einziehvorganges zu Papier bringt.
11. Seilwinde nach den Oberbegriffen des Anspruchs 8 und gemäß Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die vom Mikroprozessorsystem errechnete Seilgeschwindigkeit sowie die jeweils aktuelle Zugkraft zur elektronischen Steuerung einer maximalen Seilgeschwindigkeit unterhalb der einstellbaren Zugkraft grenze genutzt wird.