DE4216501C2 - Spulvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulvorrichtung für Winden zu Seilführung im Bereich einer Seiltrommel, insbesondere für Schiffswinden, wobei ein das Seil im wesentlichen senkrecht zur Trommellängsachse führendes Ausrichtelement angeordnet und beim Wickelvorgang abhängig von der jeweiligen Seil­ positionierung in Richtung der Trommellängsachse über eine Kreuzgewindespindel bewegbar ist sowie eine zugeordnete Ausgleichseinrichtung aufweist, die beim Auftreten von Abweichungen der Seilaus­ richtung selbsttätig mit einer Überwachungs­ steuerung die Längsbewegung des Ausrichtelementes über ein Planetengetriebe verändert.

Bei bekannten derartigen Spulvorrichtungen ist es bekannt zum Antrieb des Ausrichtelementes eine Kreuzgewindespindel vorzusehen, die mit einem Synchronisationsgetriebe verbunden ist. Das Synchroni­ sationsgetriebe ermöglicht eine sprungartige Änderung der axialen Bewegungsgeschwindigkeit eines das Aus­ richtelement tragenden Schlittens. Hieraus resultiert, daß annähernd ein Synchronlauf zwischen einer Seilbewe­ gung in Richtung der Trommellängsachse und der Bewegung des Führungsschlittens während eines Auf- bzw. Ab­ wickelvorganges realisiert wird. Zur Steuerung der Ge­ schwindigkeitsänderung des Führungsschlittens ist eine Referenzfläche vorgesehen, die mit einem Abstand zum Seil angeordnet ist und die mit Sensoren den Abstand zum vorbeilaufenden Seil ermittelt. Als Sollwert wird der Abstand vorgegeben, der bei einer Ausrichtung des Seiles mit einem Winkel von 90 Grad zur Trommel auf­ tritt. Bei Über- oder Unterschreitung eines diesem Ab­ stand zugeordneten Meßwertes über ein vorgebbares Toleranzspektrum hinaus wird von einer den Sensoren zugeordneten Elektronik eine sprunghafte Ausgangssig­ nalveränderung generiert.

Zur Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Führungsschlittens sind elektro-mechanische Schalt­ kupplungen vorgesehen, mit deren Hilfe das Über­ setzungsverhältnis des verwendeten Synchronisationsge­ triebes verkleinert wird oder der Antriebsstrang zwischen Trommel- und Kreuzgewindespindel unterbrochen wird. Es liegt somit im wesentlichen ein Dreipunktbe­ trieb vor, der außer einer Normgeschwindigkeit auch einen erhöhten Geschwindigkeitswert sowie den Geschwin­ digkeitswert Null realisieren kann.

Aufgrund von häufig durchzuführenden Korrekturvorgängen unterliegen die Übertragungselemente der Schaltkupplung jedoch einem starken Verschleiß. Darüber hinaus ist bei einem Ausfall der Korrektureinrichtung, beispielsweise durch defekte Sensoren oder Defekte im Bereich der Elektronik, ein hoher Umbauaufwand zur Realisierung eines nicht korrigierbaren Spindelantriebes erfor­ derlich.

Nach der DE 38 32 192 A1 ist eine Seilspulein­ richtung mit Korrekturmöglichkeit der Seilführung bekannt geworden.

Hierbei ist die Korrektur der Seilführung bei laufender Seilwinde möglich, indem der Getriebezug zwischen Seilwinde und Seilspuleinrichtung einen Überlagerungsantrieb aufweist, der aus einer sich mit der Spulrichtung mitdrehenden Antriebseinheit besteht und über Schleifringe bzw. Drehdurchführun­ gen gespeist und gesteuert wird. Der Mangel hierbei ist es, daß die Antriebseinheit mitdrehend ausge­ bildet werden muß und eine separate Kupplung erfor­ derlich ist. Ferner ist das Hohlrad ständig im Umlauf and der Antriebsmotor muß eine Motorbremse haben.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß der Verschleiß im Bereich der Ausgleichseinrichtung reduziert und die Benutzungsfreundlichkeit erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine separierte Ausgleichseinrichtung mit einem Planetengetriebe ortsfest angeordnet ist, dessen Hohlrad zur stufenlosen Gleichlaufkorrektur mit einem zugeordneten Antriebsmotor über ein fest gekoppeltes Antriebselement verbunden ist und dessen Antriebsrad die Kreuzgewindespindel zur Positionierung des Ausrichtelementes antreibt, wobei ein im Bereich der Seiltrommel angeordnetes Trommelrad über eine Antriebskette mit einem Planetenträgerrad verbunden ist und das als Sonnenrad ausgebildete Abtriebsrad über eine Antriebskette mit einem auf der Kreuzgewindespinne aufsitzenden Spindelrad verbunden ist.

Die Verwendung eines Planetengetriebes ermöglicht eine vergleichsweise kompakte Ausbildung der Vor­ richtung und schafft die Möglichkeit, mit einfachen und störungsanfälligen mechanischen Mitteln eine stufenlose Gleichlaufkorrektur durchzuführen. Ins­ besondere ist es möglich, die Gleichlaufkorrektur mit Hilfe eines ortsfest installierten Antriebs­ motors vorzunehmen. Diese ortsfeste Anordnung hat gegenüber einer grundsätzlich auch denkbaren mit­ laufenden Anordnung des Antriebsmotors den wesent­ lichen Vorteil, daß wartungsintensive und verschleißanfällige Bauelemente, wie Schleifringe und hydraulische oder pneumatische Drehdurchfüh­ rungen, vermieden werden. Es ist vielmehr möglich, den Motor ortsfest zu installierten und festver­ legte Versorgungsleitungen vorzusehen. Hierdurch wird ein zuverlässiges und störunanfälliges Ver­ stellelement bereitgestellt. Mit Hilfe der Verbin­ dung des Sternrades des Planetengetriebes mit der Kreuzgewindespindel wir die Rotationsbewegung des Sternrades in eine Rotationsbewegung der Spindel umgesetzt, die zu einer Axialbewegung des Ausricht­ elementes in Richtung der Trommellängsachse verwen­ det werden kann.

Eine einfache Übertragung der Drehbewegung des ortsfest installierten Motors auf das Hohlrad kann dadurch erfolgen, daß der Antriebsmotor über eine Schneckenradwelle mit einem Schneckenrad verbunden ist, das das Hohlrad verstellt.

Zur Vermeidung von unzulässigen Abweichungen von der vorgesehenen senkrechten Ausrichtung des Seiles wird vorgeschlagen, daß die Ansteuerung des Antriebsmotors über eine Abstandsermittlung des Seiles zu einer Referenzfläche erfolgt.

Eine ausreichende Betriebssicherheit bei einem Auftreten von Störungen wird dadurch ermöglicht, daß im Bereich der Verbindung der Schneckenradwelle und des Schneckenrades eine Selbsthemmung vorgesehen ist. Durch diese Ausbildung wird gewährleistet, daß auch bei einem Ausfall der Korrekturmöglichkeit zumindest eine Übersetzung der Bewegungsabläufe nach voreingestellten Standardwerten erfolgen kann.

Zur Verwendung üblicher und damit preiswerter Planeten­ getriebe wird vorgeschlagen, daß das Planetenträgerrad über Planetenradwellen mit Planetenrädern verbunden ist, die auf dem Sonnenrad einerseits und dem Hohlrad andererseits abrollen.

Eine sehr kompakte und zuverlässige Ausführungsform wird dadurch bereitgestellt, daß das Hohlrad als Träger für das Schneckenrad ausgebildet ist, das das Hohlrad im wesentlichen zentrisch umschließt.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Seiltrommel mit einem Ausrichtelement,

Fig. 2 eine Übersichtsdarstellung der Verbindung des Planetengetriebes über Ketten mit einer Trommelwelle der Seiltrommel einerseits und einem Spindelrad der Kreuzgewindespindel andererseits,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines Planetengetrie­ bes, dessen Schneckenrad über eine Schnecken­ radwelle mit einem Antriebsmotor zur Gleich­ laufkorrektur verbunden ist und

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Planetengetriebe.

Eine Vorrichtung zur Führung eines Seiles (20) im Be­ reich einer Seiltrommel (21) besteht entsprechend der Darstellung in Fig. 1 im wesentlichen aus einem Ausrichtelement (22), das in Richtung einer Trommel­ längsachse (23) beweglich geführt ist und das Seil (20) in einer jeweiligen Auf- bzw. Abwickelpositionierung in einer sich im wesentlichen senkrecht zur Trommellängs­ achse (23) erstreckenden Ebene anordnet.

Zu einem Antrieb des Ausrichtelementes (22) sind An­ triebsketten (8, 11) vorgesehen. Die Antriebskette (8) wird entsprechend der Darstellung in Fig. 2 von einem Trommelrad (7) angetrieben, das auf einer Trommelwelle (14) befestigt ist, die sich im wesentlichen in Rich­ tung der Trommellängsachse (23) erstreckt. Mit Hilfe der Antriebskette (8) wird eine Ausgleichseinrichtung (24) beaufschlagt, mit deren Hilfe eine stufenlose Gleichlaufkorrektur der Positionierung des Ausrichtele­ mentes (22) durchgeführt werden kann. Die Ausgleichs­ einrichtung (24) ist hierzu als ein Planetengetriebe ausgebildet. Die Antriebskette (11) verbindet die Aus­ gleichseinrichtung (24) mit einem Spindelrad (12), das auf einer Kreuzgewindespindel (13) aufsitzt, mit deren Hilfe die Rotationsbewegung des Spindelrades (12) in eine Längsbewegung des Ausrichtelementes (22) umge­ setzt wird. Das Ausrichtelement (22) ist als ein Führungsschlitten gestaltet.

Die Antriebskette (8) beaufschlagt im Bereich der Aus­ gleichseinrichtung (24) ein Planetenträgerrad (9), das mit einer in die Antriebskette (8) eingreifenden Ver­ zahnung versehen ist. Die Antriebskette (11) ist im Bereich der Ausgleichseinrichtung (24) auf einem Sonnenrad (1) geführt, das auf einer Sonnenradwelle (10) gehaltert ist.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß das Sonnenrad (1) mit einer Außenverzahnung in Planetenräder (2) eingreift, die ihrerseits in einem Hohlrad (3) abrollen. Das Hohlrad (3) trägt ein Schneckenrad (4), das mit einer Außenverzahnung in eine Schneckenradwelle (5) ein­ greift, die von einem Antriebsmotor (6) rotatorisch beaufschlagt wird.

Die Planetenräder (2) sind über Planetenradwellen (17) mit dem Planetenträgerrad (9) verbunden. Bei einer Rotation des Planetenträgerrades (9) rollen die Planetenräder (2) im Bereich des Hohlrades (3) ab und verursachen aufgrund ihrer Verzahnung mit dem Sonnenrad (1) eine Rotationsbewegung der Sonnenradwelle (10). Diese wird über die Antriebskette (11) auf die Kreuzge­ windespindel (13) übertragen.

Aus der Darstellung in Fig. 4 ist ersichtlich, daß in Richtung einer Drehachse (16) der Ausgleichseinrichtung (24), die im wesentlichen mit der Mittellinie der Son­ nenradwelle (10) zusammenfällt, das Sonnenrad (1) und das Planetenträgerrad (9) hintereinander angeordnet sind.

Durch die Festlegung der Radien des Sonnenrades (1) und des Hohlrades (2) sowie der Planetenräder (3) wird das jeweilige Drehzahlübersetzungsverhältnis der Aus­ gleichseinrichtung (24) festgelegt, das einem Idealbe­ trieb der Vorrichtung entspricht. Während eines tat­ sächlichen Betriebes der Vorrichtung treten jedoch durch Toleranzen und Abnutzungserscheinungen Ab­ weichungen von den Idealbedingungen auf. Bei einer Er­ mittlung einer Abweichung der Ausrichtung des Seiles (20) von der vorgesehenen rechtwinkligen Orientierung zur Seiltrommel (1) ist es möglich, mit Hilfe der Schneckenradwelle (5) eine Rotationsbewegung des Schneckenrades (4) durchzuführen und hierdurch eine Verstellung des Hohlrades (3) vorzunehmen. Durch eine derartige Verstellung des Hohlrades (3) wird während des Verstellvorganges das Übersetzungsverhältnis von Sonnenrad (1) zum Planetenträgerrad (9) verändert. Diese Veränderung des Übersetzungsverhältnisses führt zu einer Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Kreuz­ gewindespindel (13) und damit zu einer Veränderung der Positionierung des Ausrichtelementes (22). Bei einer gleichsinnigen Drehung des Planetenträgerrades (9) und des Hohlrades (3) wird eine Geschwindigkeitserhöhung des Ausrichtelementes (22) verursacht. Bei einer gegen­ sinnigen Drehbewegung wird die Umfangsgeschwindigkeit des Planetenträgerrades (9) vermindert und dadurch eine Reduzierung der Vortriebsgeschwindigkeit des Ausricht­ elementes (22) hervorgerufen.

Insbesondere ist daran gedacht, die Kombination aus dem Schneckenrad (4) und der Schneckenradwelle (5) selbst­ hemmend auszubilden. Bei einem Ausfall des Antriebsmo­ tors (6) kann hierdurch ein Betrieb der Vorrichtung mit den vorgewählten Normalübersetzungsverhältnissen durch­ geführt, ohne daß jedoch eine Korrektur möglich ist. Die grundsätzliche Arbeitsfähigkeit der Vorrichtung bleibt somit jedoch auch bei Defekten im Bereich der Korrektureinrichtung erhalten.

Claims (6)

1. Spulvorrichtung für Winden zu Seilführung im Bereich einer Seiltrommel, insbesondere für Schiffswinden, wobei ein das Seil im wesent­ lichen senkrecht zur Trommellängsachse führendes Ausrichtelement angeordnet und beim Wickel­ vorgang abhängig von der jeweiligen Seilpositio­ nierung in Richtung der Trommellängsachse über eine Kreuzgewindespindel bewegbar ist sowie eine zugeordnete Ausgleichseinrichtung aufweist, die beim Auftreten von Abweichungen der Seilausrich­ tung selbsttätig mit einer Überwachungssteuerung die Längsbewegung des Ausrichtelementes über ein Planetengetriebe verändert, dadurch gekennzeich­ net, daß eine separierte Ausgleichseinrichtung (24) mit einem Planetengetriebe ortsfest ange­ ordnet ist, dessen Hohlrad (3) zur stufenlosen Gleichlaufkorrektur mit einem zugeordneten Antriebsmotor (6) über ein fest gekoppeltes Antriebselement (4, 5) verbunden ist und dessen Antriebsrad die Kreuzgewindespindel (13) zur Positionierung des Ausrichtelementes (22) antreibt, wobei ein im Bereich der Seiltrommel (21) angeordnetes Trommelrad (7) über eine Antriebskette (8) mit einem Planetenträgerrad (9) verbunden ist und das als Sonnenrad (1) ausgebildete Abtriebsrad über eine Antriebskette (11) mit einem auf der Kreuzgewindespinne (13) aufsitzenden Spindelrad verbunden ist.

2. Spulvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antriebsmotor (6) über eine Schneckenradwelle (5) mit einem Schneckenrad (4) verbunden ist, die das Hohlrad (3) verstellt.

3. Spulvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Antriebsmotors (6) übe eine Abstandsermittlung des Seiles (20) zu einer Referenzfläche erfolgt.

4. Spulvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Verbindung der Schneckenradwelle (6) und des Schneckenrades (4) eine Selbsthemmung vorgesehen ist.

5. Spulvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenträgerrad (9) über Planetenradwellen (17) mit Planetenrädern (2) verbunden ist, die auf dem Sonnenrad (1) einerseits und dem Hohlrad (3) andererseits abrollen.

6. Spulvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (3) als Träger für das Schneckenrad (4) ausgebildet ist, das das Hohlrad (3) im wesentlichen zen­ trisch umschließt.