DE3431094A1

DE3431094A1 - Windenantrieb

Info

Publication number: DE3431094A1
Application number: DE19843431094
Authority: DE
Inventors: Udo Dipl.-Ing. 5800 Hagen Gersemsky
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1984-05-08
Filing date: 1984-08-21
Publication date: 1985-11-21
Also published as: IT1200401B; DE3431094C2; FR2564079B1; IT8519778A0; GB2158408B; GB8510640D0; GB2158408A; FR2564079A1

Description

Die Erfindung betrifft eine motorgetriebene Winde mit über eine Kupplung einschaltbaren Stufen eines Planetengetriebes und mit einer Seilzugmeßeinrichtung.

An Winden werden besondere Anforderungen hinsichtlich variabler Geschwindigkeit und ruckfreiem Einziehen gestellt. Dies trifft insbesondere Winden, die für horizontales Verschieben von Lasten eingesetzt werden.

Aus dem Bereich der Schiffahrt sind zum Vertäuen der Schiffe am Pier Winden,·z.B. Konstantzugwinden bzw. sogenannte Mooring-Wiride n, bekannt. Aus der DE-PS 29 03 940 ist eine Konstantzugwinde bekannt, bei der zwischen Antriebsmotor und Seiltrommel ein steuerbares Differentialgetriebe angeordnet ist.

Diese Winde besitzt den Nachteil, daß sie nur geringe Änderungen der Seil Zuggeschwindigkeit zuläßt. Außerdem ist ein Einsatz des Windengetriebes als überlastschutz nicht möglich.

Aus der DE-OS 22 20 354 ist eine Konstantzugwinde· bekannt, die eine mittels Bremse blockierbare Winde und eine Seilzugmeßeinrichtung besitzt, wobei die Seilzugmeßeinrichtung Schaltmittel betätigt, die den Antriebsmotor ein- oder ausschalten bzw. die Bremse anziehen oder lüften. Diese Konstantwinde wird insbesondere zum Abspannen von Antennen oder dergleichen verwendet.

Die aus der DE-OS 22 20 354 bekannte Winde hat den Nachteil, daß bei hoher Lastwechsel zahl der Antriebsmotor durch die Vielzahl der Ein- und Ausschaltungen sehr hohem Verschleiß unterliegt. Des weiteren besitzt die aus dieser Schrift bekannte Winde ein nicht schaltbares Obersetzungsgetriebe, so daß bei plötzlich starkem Schlappseil ein Höherschalten auf eine schnellere Getriebestufe

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nicht möglich ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Bremsen der bekannten Winden nur in Ausnahmefällen als Oberlastschutz einsetzbar sind, da die Bremsen für längeres Durchrutschen nicht geeignet sind.
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Ziel der Erfindung ist es, einen Windenantrieb zu schaffen, der bei gleichbleibender Drehzahl des Motors durch Umschalten des Getriebes eine möglichst schnelle Änderung der Geschwindigkeit beliebig häufig ermöglicht und der gleichzeitig als Oberlastschutz genutzt werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 14.

Das schnelle Hochlaufen auf hohe Geschwindigkeiten ist möglich durch die geringen Schwungmassen der zu beschleunigenden Teile, u.z. Hohl rad und Planetenträger, in Verbindung mit dem hohen Bremsmoment bewirkt durch den Elektromagneten. Beim Reduzieren der Geschwindigkeiten werden Umschaltzeiten erreicht, die im 1/10-Sekundenbereich liegen.

Die Erfindung kann in beiden Schaltstufen als überlastschutz benutzt werden. Dies wird erreicht durch die Nutzung der reibschlüssigen Verbindung als Rutschkupplung zwischen den Elektromagneten bzw. dem Planetenträger sowie der Lamelle und der Druckscheibe. Dabei können, bedingt durch die praktischen Anforderungen an die Winde, unterschiedliche Grenzwerte eingestellt werden.

Im entregten Zustand der Elektromagnete wird der Reibschluß zwischen den Reibflächen des Planetenträges, der Lamelle und der Druckscheibe durch die Federkraft der sich am Gehäuse abstützenden Feder bewirkt. Im erregten Zustand der Elektromagnete wird

der Reibschluß durch die Reibflächen an dem Elektromagnet und der Druckscheibe bewirkt. Im letztgenannten Schaltfall werden folgende Forderungen an die Funktion der Rutschkupplung erfüllt:

Hohe Ansprechgenauigkeit, einfache und exakte Einstellbarkeit

und Minimieren der Kraftsteigerung beim Blockieren der Last. Dabei werden diese Forderungen kostenmäßig bei der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend erfüllt.

Bei der vorliegenden Erfindung ist die magnetische Anzugskraft deutlich höher im Vergleich zur Federkraft. Dabei ist die Wirkrichtung der'Feder entgegen der Wirkrichtung des Elektromagneten gerichtet. Der hohe Kraftunterschied bei der entgegengesetzten Wirkrichtung von Feder und Elektromagnet ermöglichen ein sauberes Ansprechen der Kupplung, da gerade in der Laststufe die Funktion der Reibkupplung unabhängig von der evtl. erlahmenden Federkraft ist. Hinzu tritt, daß die Kupplung im 01 arbeitet, so daß keinerlei Korrosion auftreten kann. Durch die Anordnung der Reibflächen an der Druckscheibe und dem Elektromagneten sowie die Größe des Luftspaltes im Vergleich zur elektromagnetischen Kraft ergibt sich eine starke Unabhängigkeit des Rutschwertes vom Verschleiß der Reibflächen. Eine bei niedrigen Temperaturen geringe Abnahme des Rutschwertes (Viskosität des Öls beeinflußt geringfügig den Luftspalt und damit die Haltekraft des Magneten) wird im überlastungsfall schon nach wenigen Umdrehungen kompensiert.

Durch den Einsatz der Scheibe mit den Reibflächen ist insgesamt eine relativ geringe Federkraft zur übertragung der über die Antriebswelle 9 eingeleiteten Drehmomente auf die Planetenträger erforderlich.

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Eine Einstellung des Rutschwertes in der Arbeitsphase geschieht von außen, u.z. durch Veränderung der Spannung am Elektromagneten. Dabei ist eine exakte Einstellbarkeit der Rutschkupplung unter Berücksichtigung des aktuellen Luftspaltes rriüglich. Außerdem ist die Funktionssicherheit unabhängig vom Verschleiß der Reibflächen gegeben. Die zwangsläufig durch Verschleiß auftretende Vergrößerung des Luftspaltes zwischen Elektromagnet und Druckscheibe vermindert zwar die Wirkung der Magnetkraft auf die Druckscheibe* bedingt durch die geringe Federkraft der Feder wird die Bremsfunktion des Elektromagneten hierdurch jedoch nicht beeinträchtigt.

Die Grundeinstellung des Luftspaltes von 0,5 mm wird vor Einbau des Getriebes mit der Stellschraube vorgenommen. Eine erneute Korrektur ist nach normalem Betrieb der Winde nicht mehr notwendig.

Die Kraftsteigerung beim Blockieren der Last ist bei dem erfindungsgemäßen Windenantrieb minimal, da die Schwungmasse des Antriebes durch Durchrutschen der Druckscheibe mit dem Hohl rad neutralisiert wird. Lediglich die Beschleunigung dieser relativ geringen Schwungmassen auf eine entsprechend der Obersetzung kleine Drehzahl bewirkt eine Kraftsteigerung, die jedoch für die Praxis vernachlässigbar klein ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Windengetriebe lassen sich Geschwindigkeitsabstufungen, je nach Obersetzungsverhältnis der Antriebsstufe, in Größenordnungen von mindestens 1:3,5 bis 1:10 erzielen. In der Regel wird die niedrige Geschwindigkeit die eigentliche Arbeitsgeschwindigkeitkeit, während die schnelle Geschwindigkeit zum Abspulen bzw. Straffhaiten des Seiles benutzt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Schaltzustand "Schlappseilzug" und 5

Fig. 2 den Schaltzustand "Lastzug".

In den Fig. 1 und 2 wird das Antriebsmoment über das Antriebsritzel 9 in das Planetengetriebe 20 eingeleitet, über das Sonnenrad 9b auf die Planetenräder 10c, von dort auf die Planetenträger 10, das Sonnenrad 10b, über die Planetenräder 12a, den Planetenträger 12, über das Sonnenrad und die Planetenräder auf den Planetenträger 16 und somit auf die Abtriebswelle 17 übertragen.

In der Fig. 1 drückt die sich am Gehäusedeckel 3a abstützende Feder 6 über das Axiallager 7 die Druckscheibe 5 mit der Reibfläche 5a gegen die Reibfläche 8a der Lamelle 8, und die Reibfläche 8b der Lamelle 8 gegen die Reibfläche 10a des Planetenträgers 10 der ersten Stufe. Die Lamelle 8 ist mit der Welle 9 durch die Innenverzahnung 8c mit der Außenverzahnung 9a der Antriebswelle 9 formschlüssig verbunden. In diesem Schaltzustand dreht sich das über das Membranblech 4 mit der Druckscheibe 5 verbundene Hohl rad 1 im Gehäuse 3 des Planetengetriebes 20. Zwischen dem Gehäuse 3 und dem Hohl rad 1 ist das Wälzlager 2 angeordnet.

Zwischen der Druckscheibe 5 und dem Elektromagneten 13 bildet sich der Luftspalt 18. Der Luftspalt 18 ist über die Stellschraube 14 einstellbar. Durch Verdrehen der Stellschraube 14 wird das Druckstück 15 der Abtriebsstufe axial verschoben. Das Druckstück 15 steht in Kontakt mit der Sonnenradwelle 12b. Zwischen der Sonnenradwelle 12b und dem Sonnenrad 10b ist das Druckstück 11 angeordnet. Das Sonnenrad 10b ist mit dem Planetenträger 10 verbunden, gegen dessen Reibfläche 10a die Lamelle 8, und an die wiederum die Druckscheibe 5 andrückbar angeordnet 1st, so daß bei

axialer Verschiebung des Druckstückes 11 über die oben erwähnten Elemente 10b, 10, 8 und 5 die Größe des Spaltes 18 verändert wird.

In Abhängigkeit der Kraft der Feder 6 kann in dieser Schaltstufe die Rutschkupplung als Oberlastschutz genutzt werden. Beim Oberschreiten der durch die Feder 6 vorgegebenen Normal kraft rutschen die Flächen 5a, 8a bzw. 8b und 10a der Bauteile Planetenträger 10, Lamelle 8 und Druckscheibe 5 gegeneinander.

In der Fig. 2 sind die Elektromagnete 13 erregt und ziehen die Druckscheibe 5 an, so daß die Reibfläche 5b der Druckscheibe 5 mit der Reibfläche 13a des Elektromagneten 13 kraftschlüssig in Kontakt tritt. Die Druckscheibe 5 hält mittels des Membranbleches 4 das Hohl rad 1 gegen Verdrehen fest. Die Planetenräder 10c kämmen bei erregten Elektromagneten 13 mit dem Innenzahnkranz la des feststehenden Hohlrades 1*

Durch Abstimmen der Federkraft der Feder 6 zur Anzugskraft des Elektromagneten 13 kann die Normal kraft auf die Reibflächen 13a und 5b eingestellt werden, so daß in diesem Schaltzustand die Rutschkupplung als Oberlastschutz genutzt werden kann.

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Claims

Mannesmann Aktiengesellschaft 15. August 1984 Mannesmannufer 2 23516 - Kg /Un. Düsseldorf Motorgetriebene Winde Patentansprüche

1. Motorgetriebene Winde mit über eine Kupplung einschaltbaren Stufen einfes Planetengetriebes und mit einer Se1lzugmeße1nr1chtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) an mindestens einer Stufe des Planetengetriebes (20) 1st ein 1m Gehäuse (3) gelagertes Hohlrad (1) vorgesehen, das einen mit den Planetenrädern (10c) kämmenden Innenzahnkranz (la)
besitzt;

b) an dem Hohl rad (1) ist eine radial zur Mittenachse sich erstreckende und mit einer Zentral bohrung versehene Scheibe (5) befestigt;

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c) am Gehäuse (3) sind energiebeaaufschlagte Elemente (13) sowie Federelemente (6) vorgesehen, die kraftschlüssig entgegengesetzt wirkend die Scheibe (5) koaxial zur Mittenachse des Planetengetriebes (20) bewegen;

d) die Scheibe (5) besitzt Reibflächen (5a, 5b), wobei die Reibfläche (5b) mit dem Gehäuse (3) und die Reibfläche (5a) mit dem Planetenträger (10) 1n kraftschlüssige Verbindung bringbar 1st;

e) die energiebeaufschiagten Elemente (13) sind mit der Seilzugmeßeinrichtung regeltechnisch verbunden.

2. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die energiebeaufschiagten Elemente (13) Elektromagnete sind.

3. Winde nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete (13) eine der Reibfläche (5b) zugewandte Reibfläche (13a) besitzen.

4. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß zwischen der Scheibe (5) und dem Planetenträger (10) eine axial zur Antriebswelle (9) der Stufe des Planetengetriebes (20) angeordnete Lamelle (8) vorgesehen 1st.

5. Winde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antriebswelle (9) 1n der Nähe des Sonnenrades (9b) eine Verzahnung (9a) vorgesehen 1st, mit der die Lamelle (8) In formschlüssiger Verbindung steht.

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6. Winde nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamelle (8) auf der dem Planetenträger (10) zugewandten Seite die Reibfläche (8b) und auf der der Scheibe (5) zugewandten Seite die Reibfläche (8a) besitzt, wobei die Reibflächen (8a und 8b) mit der Planetenträger-Reibfläche (10a) und, der Druckscheiben-Reibflache (8a) 1n kraftschlüssigen Kontakt bringbar sind.

7. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (5) mittels eines Membranbleches (4) an dem Hohlrad (1) befestigt 1st.

8. Winde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Membrenblech (4) eine tellerfederartige Form besitzt.

9. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (20) als Abtrieb eine Hohlwelle (17) besitzt, die mit dem Planetenträger (16) der Abtriebsstufe verbunden 1st. ·

10. Winde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (17) in einem Festlager (19) gelagert 1st.

11. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (20) Planetenträger (10 und 12) besitzt, zwischen denen koaxial zur Mittenachse angeordnete Druckstücke (11 und 15) vorgesehen sind.

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12. Winde nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Planetenträger (16) eine von außen zugängliche Stellschraube (14) angeordnet 1st, mit der die einzelnen Planetenträger (10 und 12) über die Druckstücke (11 und 15) axial verschiebbar sind.

13. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (3) und dem Hohlrad (1) Wälzlager (2) vorgesehen sind.

14. Winde nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager (2) als Festlager ausgebildet sind, die ein axiales Verschieben des Hohlrades verhindern.