EP0417799A1 - Einkopf-Spillwinde - Google Patents

Abstract

Eine Einkopf-Spillwinde zum Ziehen und Heben von Lasten weist eine Spilltrommel für eine Mehrfachumschlingung eines Lastseils, das an einem Ende mit der Last verbunden ist und am anderen Ende lastfrei abläuft, einen Seilspeicher für das lastfreie Ende des Lastseils, einen Antriebsmotor und ein Wechselgetriebe zwischen der Antriebswelle der Spilltrommel und dem Antriebsmotor auf. Der Seilspeicher ist als Speichertrommel ausgebildet; und die Speichertrommel wird zur Erzeugung der Klemmkraft des Lastseils auf der Spilltrommel angetrieben.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einkopf-Spillwinde zum Ziehen und Heben von Lasten der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
• Solche Einkopf-Spillwinden werden bspw. im Forstbetrieb für das Fällen und Schleppen von Bäumen eingesetzt, da bei relativ geringem Gewicht der Winde relativ schwere Lasten bewegt werden können.
• Der Vorteil solcher Einkopf-Spillwinden liegt neben ihrem geringen Ge­wicht darin, daß immer mit gleicher Kraft und Seilgeschwindigkeit ge­zogen wird, da sich der Durchmesser der Spilltrommel nicht verändert. Außerdem kann mit beliebigen Seillängen gearbeitet werden.
• Für jede Einkopf-Spillwinde wird eine Einrichtung benötigt, die eine Klemmkraft erzeugt, um das Lastseil an dem Mangel der Spilltrommel zu halten. Zu diesem Zweck ist es aus der DE-OS 29 39 993 bekannt, eine achsparallel angeordnete und durch eine Druckfeder axial vorgespannte Klemnscheibe zu verwenden, die mittels Antriebsklinken an die Antriebs­welle des Spillkopfes angekoppelt werden kann, um nur in dessen einer Drehrichtung eine in Bezug auf den Mantel wirksame Klemmrille für die lastfrei ablaufende Seillänge zu erhalten.
• Weiterhin geht aus der GB-PS 10 35 652 eine Mehrkopf-Spillwinde mit einer achsparallel angeordneten Umlenkrolle hervor, die einen last­übertragenden Reibungsschluß des an seinen beiden Enden fest veranker­ten Lastseils mit dem Mantel des Spillkopfes erzeugt. Diese, für eine höhere Lastübertragung ausgelegte Spillwinde weist außerdem noch durch Federn vorgespannte Andrückrollen auf, die jeweils nur eine Windung des Lastseils aus Führungszwecken an den Mantel andrücken.
• Eine Einkopf-Spillwinde der angegebenen Gattung geht aus der DE-PS 35 10 282 hervor und weist eine Spilltrommel für eine Mehrfachumschlingung eines Lastseils, das an einem Ende mit der Last verbunden ist und am Ende lastfrei abläuft, einen Seilspeicher für das lastfreie Ende des Lastseils, einen Antriebsmotor, ein Wechselgetriebe zwischen der An­triebswelle der Spilltrommel und dem Antriebsmotor sowie eine Ein­richtung zur Erzeugung der Klemmkraft für das Halten des Lastseils an dem Mantel der Spilltrommel auf, nämlich drehbar gelagerte Seilan­drückrollen, die eine zu der Hüllfläche der Mehrfachumschlingung kom­lementär ausgebildete, rotationssymmetrische Anlagefläche haben und drehbar an einem Stützrahmen gelagert sind.
• Bei einer unter dem Namen Zollern PW17 Muli auf dem Markt erhältichen Ausführungsform einer solchen Einkopf-Spillwinde wird der Seilspeicher durch einen Seilkorb gebildet, der auf die eigentliche Einkopf-Spill­winde aufgesteckt werden kann.
• Nachteilig bei einer solchen Einkopf-Spillwinde ist der relativ große, zusätzliche Aufwand für die Seilandrückrollen, die mit geringen To­leranzen hergestellt und montiert werden müssen, damit sie ihre Funk­tion einwandfrei erfüllen können. Außerdem erhöht sich dadurch das Ge­wicht einer solchen Einkopf-Spillwinde nicht unbeträchtlich, was sich insbesondere im Forstbetrieb ungünstig bemerkbar macht, da dort eine solche Spillwinde oft über längere Strecken getragen werden muß.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einkopf-Spill­winde der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.
• Insbesondere soll eine Einkopf-Spillwinde geschaffen werden, die einer­seits ein vergleichsweise geringes Gewicht hat und andererseits auf konstruktiv einfache Weise die erforderliche Klemmkraft erzeugt.
• Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des An­spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
• Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteran­sprüche definiert.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf der Ausnutzung des in der Regel erforderlichen Seilspeichers, in diesem Fall einer Seil­trommel, für die Erzeugung der Klemmkraft, indem die Seiltrommel ständig mit einer relativ geringen Kraft angetrieben, nämlich gedreht wird, um einen kleinen Zug auf das Lastseil auszuüben und dadurch die Klemmkraft zu erzeugen, die das Lastseil an dem Mantel der Spilltrommel hält.
• Vom Aufbau, von der Konstruktion und vom Gewicht her ergibt sich kein relevanter zusätzlicher Aufwand, da in der Regel für eine solche Ein­kopf-Spillwinde ein Seilspeicher, bspw. ein Seilkorb, benötigt wird.
• Obwohl im Prinzip die Speichertrommel durch eine eigene Antriebsquelle angetrieben werden kann, bspw. über einen kleinen, batteriegespeisten Elektromotor, treibt nach einer bevorzugten Ausführungsform der An­triebsmotor für die Spilltrommel auch die Speichertrommel, indem die Antriebskraft dieses Antriebsmotors auf einen getrennten Übertragungs­weg der Speichertrommel zugeführt wird.
• Dient als Antriebsmotor für die Spilltrommel bspw. ein hydraulischer Antrieb, so wird neben dem Hydraulik-Zweig für die Spilltrommel ein ge­trennter Zweig für den Antrieb der Speichertrommel von der Pumpe ge­speist.
• Wird ein Verbrennungsmotor eingesetzt, der über ein Planetengetriebe die Spilltrommel antreibt, so wird gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ein mehrstufiges Planetengetriebe vorgesehen, das zu­sätzlich auch noch die Speichertrommel dreht. Dieses Planetengetriebe wird in einer Hohlachse der Spilltrommel untergebracht, benötigt also keinen zusätzlichen Raum.
• Bei dieser Ausgestaltung sollte die Speichertrommel koaxial zur Spill­trommel angeordnet werden, so daß sich insgesamt ein sehr kompakter Aufbau ergibt.
• Als Alternative hierzu ist es bei beiden Antriebsarten möglich, die Speichertrommel auch anders, bspw. achsparallel zur Spilltrommel anzu­ordnen und zwischen den beiden Trommeln eine eigene Antriebsstrecke vorzusehen, bspw. über einen Riemenantrieb.
• Der Seilschluß, der sonst frei ist, wird bei dieser Einkopf-Spillwinde fixiert, zweckmäßigerweise an der Außenfläche der Speichertrommel.
• Solche Einkopf-Spillwinden weisen in der Regel eine automatisch wir­kende Haltebremse mit Freilauf auf, die die Spilltrommel automatisch gegen Rücklauf sperrt, die sogenannte "Totmannschaltung".
• Zusätzlich sollten jedoch Maßnahmen vorgesehen werden, die den un­kontrollierten Freifall einer solchen Einkopf-Spillwinde bei Hub-Be­trieb verhindern. Zu diesem Zweck kann nach einer weiteren Ausführungs­form in die Haltebremse eine zusätzliche Fliehkraftbremse integriert werden, die ein drehzahlabhängiges Bremsmoment erzeugt und dadurch einen solchen unkontrollierten Freifall selbsttätig verhindert.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher er­läutert. Es zeigen
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Einkopf-Spillwinde,
• Fig. 2 einen Schnitt durch die Ausführungsform nach Figur 1,
• Fig. 3 eine Schemadarstellung des hydraulischen Antriebes für eine weitere Ausführungsform einer Einkopf-Spillwinde, und
• Fig. 4 einen Figur 2 entsprechenden Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Einkopf-Spillwinde.
• Bei der aus Figur 1 ersichtlichen, allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeuteten Einkopf-Spillwinde sind Spilltrommel 12 und Speichertrom­mel 14 koaxial zueinander angeordnet. Die Spilltrommel 12 hat den üb­lichen, konkaven Mantel, auf den ein Lastseil 16 in mehreren Windungen aufgewickelt ist. Von der Spilltrommel 12 wird das unbelastete Ende des Lastseils 16 über eine erste Umlenkrolle 18 und eine achsparallel zur Spilltrommel 12 und Speicherrolle 14 angeordnete, zweite Umlenkrolle 20 zur Speichertrommel 14 geführt. Das Seilende ist durch eine übliche Seilklemmung 22 an der Stirnfläche der Speichertrommel 14 angebracht.
• Die Befestigung dieser Einkopf-Spillwinde 10 ist durch eine Einpunkt­aufhängung an einer Öse 24 an jedem festen Gegenstand möglich, bspw. an einem Baum, einem Fahrzeug, einem Pfosten, einem Erdnagel oder ähn­liches. Beim Zugvorgang stellt sich die Einkopf-Spillwinde 10 selbst­tätig in horizontaler und vertikaler Richtung in die "Kraftwirkungs­linie" ein, wenn die Öse 24, die starr mit Spilltrommel 12 und Spei­chertrommel 14 verbunden ist, sich in Bezug auf die durch den Pfeil angedeutete Kraftrichtung des Lastseils 16 an einer entsprechenden Stelle befindet. In Figur 1 ist auch ein noch zu erläuternder Be­tätigungshebel 26 angedeutet.
• An die Einkopf-Spillwinde 10 kann ein Antriebsmotor eingesetzt werden, bspw. ein hydraulischer Motor, Elektromotor oder insbesondere bei Forstbetrieb ein Verbrennungsmotor. Mehrere prinzipielle Möglichkeiten der Ausgestaltung eines solchen Antriebsmotors sind in Figur 2 ange­deutet. Konkret wird im folgenden zunächst auf den Antrieb über einen Verbrennungsmotor mit einer Fliehkraftkupplung 28 eingegangen (siehe Figur 2).
• Ein solcher Verbrennungsmotor kann von Hand gestartet werden; erst wenn durch Gasgeben eine höhere Drehzahl erreicht ist, stellt die Flieh­kraftkupplung 28 eine reibschlüssige Verbindung zum Wechselgetriebe her, nämlich nach Figur 2 einem dreistufiges Planetengetriebe.
• Der Antrieb erfolgt über eine Zentralwelle 30, die sich durch Spill­trommel 12 und Speichertrommel 14 sowie durch das gesamte Planetenge­triebe hindurch zum Sonnenrad 32 der ersten Antriebsplanetenstufe er­streckt. Der Kraftfluß erfolgt über drei Planetenräder 34 auf einen Planetenträger 36. Das daraus resultierende, geringe Reaktionsmoment wird an der innenverzahnten Speichertrommel 14 abgestützt, deren Innen­verzahnung durch das Bezugszeichen 38 angedeutet ist.
• Eine weitere Kraftübertragung erfolgt über die mittlere Planetenstufe zur Abtriebsplanetenstufe, bei der ein Planetenträger 40, der durch einen Steg gebildet ist, mit dem Stützgehäuse 42 verbunden ist.
• Die Reaktionsmomente der mittleren Planetenstufe und der letzten, bzw. Abtriebs-Planetenstufe werden auf die Innenverzahnung 38 der Spill­trommel 12 geleitet.
• Bei diesem Aufbau wird der größte Teil des von dem Verbrennungsmotor gelieferten Drehmomentes direkt auf die Spilltrommel 12 geleitet, während lediglich ein kleiner Teil dieses Drehmomentes an der Spei­chertrommel 14 verbleibt.
• Dadurch wird die Spilltrommel 12 mit dem überwiegenden Teil des von dem Antriebsmotor gelieferten Drehmomentes gedreht und dadurch eine ent­sprechend hohe Kraft in Richtung des Pfeils von Figur 1 auf das Last­ende des Seils 16 ausgeübt, während das auf die Speichertrommel 14 wir­kende Drehmoment relativ gering ist, jedoch ausreicht, das Lastseil 16 zwischen Spilltrommel 12 und Speichertrommel 14 immer proportional zum Seilzug leicht gespannt zu halten. Unterschiedliche Wickeldurchmesser zwischen Spilltrommel 12 und Speichertrommel 14 werden automatisch aus­geglichen, und auch bei mehrlagigem Wickel wird das Lastseil 16 seil­schonend auf der Speichertrommel 14 aufgespult.
• Die gesamte Seillänge hängt allein von der Spulkapazität der Speicher­trommel 14 ab. Da die dort auf das Lastseil 16 ausgeübten Kräfte sehr gering sind, können auch zehn und mehr Seillagen auf der Speicher­trommel 14 abgelegt werden, ohne daß es zu einem Zusammenquetschen und damit zu einer Seilbeschädigung kommen kann.
• Damit das Lastseil 16 leicht von Hand abgezogen werden kann, ist eine herkömmliche Freischaltung mit einem Drehschaltknopf vorgesehen. Bei einer Drehbewegung des Drehschaltknopfes 44 wird ein Hub an einem Bol­zen 46 erzeugt und damit die Verzahnung 48 des Planetenträgers 46 aus der Verzahnung 48 des Sonnenrades 50 geschaltet.
• Am Antrieb dieses Einkopf-Spillwinde ist weiterhin eine automatisch wirkende, herkömmliche Haltebremse vorgesehen, deren Bremskörper 52 über einen wälzgelagerten Freilauf 54 mit der Antriebswelle 56 ver­bunden ist. Mehrere Druckfedern 58 drücken über das Bremsgehäuse 60 den planseitig beschichteten Bremskörper 52 auf das Stützgehäuse 42. Diese Haltebremse mit Freilauf sperrt die Spilltrommel 12 selbsttätig gegen Rücklauf, dient also als sogenannte "Totmannschaltung".
• Um bei Hub-Betrieb dieser Einkopf-Spillwinde 10 den unkontrollierten Freifall zu vermeiden, befinden sich in dem Bremskörper 52 mehrere Fliehkraftkörper 62. Durch manuelle Betätigung des Bremshebels 26 wird die Federkraft der Druckfedern 58 zumindest teilweise aufgehoben und die Bremse geöffnet, so daß bei Hub-Betrieb die Last abgelassen werden kann.
• Damit dieses Ablassen nicht unkontrolliert erfolgt, werden bei hohen Fallgeschwindigkeiten und entsprechend hohen Drehzahlen der Spill­trommel 12 die Fliehkraftkörper 62 nach außen in das Stützgehäuse 42 gedrückt und damit ein drehzahlabhängiges Bremsmoment erzeugt. Dadurch ist ein kontrolliertes Ablassen von Lasten gewährleistet.
• Figur 3 zeigt schematisch den hydraulischen Antrieb einer Einkopf-­Spillwinde mit einer Spilltrommel 12 und einem Speichertrommel 14. In herkömmlicher Weise wird das Hydraulikmedium aus einem Vorratsbehälter 70 über eine Hydraulikpumpe 72 und eine übliche "Hydraulik-Schaltung" mit mehreren Absperr-, Steuer- und Sicherheitsventilen der Antriebs­welle der Spilltrommel zugeführt, so daß diese gedreht wird.
• Diese Hydraulik-Schaltung hat den üblichen Aufbau, so daß sie nicht im Detail erläutert werden soll.
• Ein kleiner Teil des von der Hydraulikpumpe 72 gelieferten Hydraulik­mediums wird abgezweigt und zum Antrieb der Speichertrommel 14 be­nutzt. Die Aufteilung der hydraulischen Energie auf Spilltrommel 12 einerseits und Speichertrommel 14 andererseits erfolgt in der oben be­schriebenen Weise, d.h. der überwiegende Teil des Drehmoments wird an der Spilltrommel 12 erzeugt, während das Drehmoment der Speichertrom­mel 14 dazu ausreicht, das Lastseil 16 zwischen Spilltrommel 12 und Speichertrommel 14 immer proportional zum Seilzug leicht gespannt zu halten.
• Während bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 Spilltrommel 12 und Speichertrommel 14 koaxial angeordnet werden müssen, bietet ein solcher Hydraulik-Antrieb den Vorteil, daß die Spilltrommel in günsti­ger Lage für den Seilantrieb und die Speichertrommel 14 unabhängig hiervon angeordnet werden können. Dies spielt bspw. beim Festeinbau in ein Fahrzeug eine große Rolle, bspw. Einpunkt-Aufhängung oder festge­schraubt. In diesem Fall kann die Speichertrommel 14 an einer belie­bigen Stelle des Fahrzeuges angebracht werden, wo ausreichend Platz zur Verfügung steht. Das Lastseil 16 wird dann um Umlenkrollen in einem ausreichenden Abstand auf die Speichertrommel 14 geführt.
• Figur 4 zeigt schließlich eine Ausführungsform einer Einkopf-Spill­winde 10′, deren Aufbau und Antrieb im wesentlichen der Ausführungs­form nach Figur 2 entspricht. Die Speichertrommel 14′ ist jedoch nicht koaxial zur Spilltrommel 12 auf der Zentralwelle 30 angeordnet, sondern achsparallel zur Spilltrommel 12. Die Antriebsverbindung zwischen der Zentralwelle 30 und der Speichertrommel 14′ wird durch einen Riemen- oder einen Ketten-Antrieb gebildet, der durch das Bezugszeichen 80 angedeutet ist.
• Die Speichertrommel 14′ sitzt axial verschiebbar auf ihrer von dem Rie­men 80 gedrehten Antriebswelle 82 und kann sich dadurch optimal der Lage des Lastseils 16 auf der Spilltrommel 12 anpassen.

Claims (11)

1. Einkopf-Spillwinde zum Ziehen und Heben von Lasten
a) mit einer Spilltrommel (12) für eine Mehrfachumschlingung eines Lastseils (16),
b) das an einem Ende mit der Last verbunden ist und am anderen Ende lastfrei abläuft,
c) mit einem Seilspeicher für das lastfreie Ende des Lastseils (16),
d) mit einem Antriebsmotor,
e) mit einem Wechselgetriebe zwischen der Antriebswelle der Spill­trommel (12) und dem Antriebsmotor, und
f) mit einer Anordnung zur Erzeugung der Klemmkraft, die das Lastseil an der Spilltrommel (12) hält,
dadurch gekennzeichnet, daß
g) der Seilspeicher als Speichertrommel (14) ausgebildet ist, und daß
h) die Speichertrommel (5) zur Erzeugung der Klemmkraft des Lastseils (16) auf der Spilltrommel (12) angetrieben ist.

2. Einkopf-Spillwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Seilende (22) befestigt ist.

3. Einkopf-Spillwinde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Seilsende (22) an der Speichertrommel (14) befestigt ist.

4. Einkopf-Spillwinde nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Hy­draulik-Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikantrieb (70, 72) sowohl die Spilltrommel (12) als auch die Speichertrommel (14) dreht.

5. Einkopf-Spillwinde nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Pla­netengetriebe zwischen dem Antriebsmotor und der Antriebswelle der Spilltrommel (12), dadurch gekennzeichnet, daß das mehrstufige Plane­tengetriebe eine lastabhängige Antriebskraft für die Speichertrommel (14) liefert.

6. Einkopf-Spillwinde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Speichertrommel (14) koaxial zur Spilltrommel (12) angeordnet ist.

7. Einkopf-Spillwinde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Speichertrommel (14) achsparallel zur Spill­trommel (12) angeordnet und über einen Riemen bzw. eine Kette (18) angetrieben ist.

8. Einkopf-Spillwinde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichertrommel (14) axial verschiebbar auf ihrer Antriebswelle (82) sitzt.

9. Einkopf-Spillwinde nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Führung (18, 20) für das Lastseil (16) zwischen der Spill­trommel (12) und der Speichertrommel (14).

10. Einkopf-Spillwinde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Seilführung durch Umlenkrollen (18, 20) gebildet wird.

11. Einkopf-Spillwinde nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einer selbsttätig wirkenden Haltebremse mit Freilauf, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Fliehkraftbremse zur Erzeugung eines drehzahlabhängi­gen Bremsmomentes.

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