EP0678473A2

EP0678473A2 - Hubwerk

Info

Publication number: EP0678473A2
Application number: EP95105587A
Authority: EP
Inventors: Walter Härtweg; Ulrich Peukert; Manfred Finzel; Raimund Stein; Reiner Bühlmayer
Original assignee: R Stahl Foerdertechnik GmbH
Current assignee: R Stahl Foerdertechnik GmbH
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 1995-10-25
Also published as: EP0678473A3; DE4413717C2; DE4413717A1

Abstract

Bei einem Seilzug (1) befindet sich im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor (11) und der Seiltrommel (5) ein Zahnradgetriebe mit wenigstens einer schrägverzahnten Stufe. Das Zahnrad der schrägverzahnten Stufe ist mitsamt der zugehörigen Welle axial verschiebbar. Mit der Welle ist ein kleiner Permanentmagnet gekuppelt, um mit Hilfe einer magnetfeldempfindlichen Einrichtung die Translationsbewegung der Welle zu erfassen. Eine Vorspanneinrichtung sorgt dafür, daß Kräfte unterhalb einer vorgegebenen Grenzkraft keine Verschiebung der Welle hervorrufen, sondern nur Kräfte, die knapp unterhalb der höchst zulässigen Hakenlast liegen. <IMAGE>

Description

Wenn an das Lastaufnahmemittel eines Hubwerks Kräfte angreifen, die größer sind als diejenigen Kräfte, für die das Hubwerk dimensioniert ist, können gefährliche Betriebszustände eintreten, die bis zu Unfällen führen können. Solche gefährlichen Zustände werden ausgelöst, wenn sich das Lastaufnahmemittel beispielsweise an ortsfesten Teilen verhakt oder versehentlich Lasten gehoben werden sollen, die größer sind als die zulässige Maximallast.
Eine Möglichkeit, solchen gefährlichen Zuständen zu begegnen, besteht darin, zwischen dem Antriebsmotor und dem Lastaufnahmemittel im Getriebe eine Rutschkupplung anzuordnen, mit deren Hilfe das vom Motor auf das Lastaufnahmemittel übertragene Drehmoment auf ungefährliche Werte begrenzt wird. Derartige Rutschkupplungen haben den Vorteil, daß sie unterhalb der Grenzlast verlustfrei arbeiten und verhältnismäßig steilflankig beim Erreichen der Grenzlast das maximal zu übertragende Drehmoment beschneiden. Eine andere Möglichkeit, gefährliche Betriebszustände wegen Überlastung zu verhindern, besteht in der Verwendung von Kraftmeßeinrichtungen, die in die Motorsteuerung eingreifen und den Motorstrom unterbrechen, wenn die Hakenlast die zulässige maximale Grenzlast überschreitet.
Aus der EP-A-O 042801 ist eine Lastmeßeinrichtung bekannt, die hierzu die Axialkraft auswertet, die an den Achsen von schrägverzahnten Zahnrädern auftreten. Die bekannte Anordnung umfaßt eine in einem Rahmen drehbar gelagerte Seiltrommel, die drehfest mit einer Ausgangswelle eines Zahnradgetriebes gekuppelt ist, das über einen Elektromotor angetrieben wird. Sämtliche Zahnräder des Getriebes einschließlich einer Vorgelegewelle sind schrägverzahnt. Mit Ausnahme der Vorgelegewelle sind alle übrigen Wellen axial unverschieblich. Die axial verschiebliche Vorgelegewelle wird mittels eines Tellerfederpaketes in eine Endstellung vorgespannt. Aufgrund der beim Übertragen eines Drehmomentes im Sinne des Anhebens der Last auftretenden Axialkraft wird die Vorgelegewelle gegen die Wirkung der Federn verschoben. Die auftretende Verschiebung wird mit Hilfe einer Meßeinrichtung erfaßt, um daraus ein Signal zum Abschalten des Motors zu erhalten.
Bei dieser Anordnung sind außerhalb des Getriebegehäuses keine getrennten Kraftmeßmittel erforderlich, was die Verdrahtung des Seilzugs wesentlich vereinfacht. Der Seilzug kann an jeder beliebigen Stelle installiert werden und die Überlastsicherung bleibt unabhängig vom Aufstell- oder Befestigungsort funktionsfähig.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Hebezeug zu schaffen, das nur einen sehr kleinen axialen Hub der betreffend axial verschieblichen Welle oder Achse erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Hubwerk mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Da bei der neuen Lösung ein Permanentmagnet in Verbindung mit einer magnetfeldempfindlichen Einrichtung verwendet wird, ist die magnetische Feldstärke am Ort des Permanentmagneten verhältnismäßig groß verglichen mit Störmagnetfeldern, die schon allein wegen des angeschlossenen Elektromotors entstehen. Das große Nutzfeld gewährleistet eine vergleichsweise große Empfindlichkeit, selbst dann, wenn nur eine geringe Relativbewegung zwischen den Magneten und der magnetempfindlichen Einrichtung auftritt. Dadurch wird es andererseits möglich, mit einer geringen Verschiebbarkeit der betreffenden Welle auszukommen, so daß zu deren Lagerung handelsübliche, axial verschiebliche Zylinderrollenlager eingesetzt werden können. Es besteht nicht die Gefahr, daß bei der Verschiebung der betreffenden Achse oder Welle die Zylinderrollen von der entsprechenden Lauffläche teilweise freikommen.
Die rotationssymmetrische Magnetisierung des Magneten trägt ebenfalls zur Erhöhung der Empfindlichkeit bzw. der Vereinfachung der Montage bei, weil auf keine spezielle Einbaulage geachtet werden muß. Es genügt, den Magneten mit einer entsprechenden Fläche auf dem Zapfen zu befestigen. Andererseits ermöglicht die rotationssymmetrische Magnetisierung die Verwendung eines Zapfens, der mit der Welle selbst rotiert, wodurch zusätzliche mechanische Übertragungsglieder zum übertragen der Achse, eine Verschiebung der Achse oder Welle auf den Zapfen eingespart werden können.
Besonders einfach wird das Getriebe, wenn das betreffende Zahnrad mit der betreffenden Achse oder Welle einstückig ist.
Um die über das Getriebe übertragene Kraft zu erfassen, kann auch eine Achse oder Welle verwendet werden, die zusätzlich ein weiteres Zahnrad trägt. Auch ein einzelnes Losrad, das keine Übersetzungsstufe darstellt, kann zur Kraftmessung herangezogen werden.
Wenn der Zapfen mit der Welle umläuft, ist zweckmäßigerweise das toroidförmige rotationssymmetrische Magnetfeld im Raum koaxial zu der Rotationsachse der betreffenden Welle oder Achse. Um Meßfehler zu eliminieren, die durch einen Seitenschlag des betreffenden Magnetfeldes hervorgerufen werden, kann die magnetfeldempfindliche Einrichtung zweiteilig ausgeführt sein, wobei die beiden Teile bezüglich der Rotationsachse der betreffenden Welle oder Achse diametral angeordnet sind.
Falls eine einseitig angeordnete magnetfeldempfindliche Einrichtung bevorzugt wird, ist der Zapfen zweckmäßigerweise nur längsverschieblich geführt und im übrigen drehfest. Dies kann erreicht werden, wenn der Zapfen an einem Plunger- oder Tauchkolben ausgebildet ist, der längsverschieblich, jedoch drehfest, in dem Gehäuse geführt ist.
Um auf einfache Weise den Arbeitspunkt einzustellen, befindet sich zweckmäßigerweise die magnetfeldempfindliche Einrichtung in einem Zwischengehäuse, das im Bereich des betreffenden Zapfens in das Gehäuse des Hubwerks eingeschraubt ist. Mittels einer an dem Zwischengehäuse vorgesehenen Schneckenradverzahnung läßt sich das Zwischengehäuse über eine in die Schneckenradverzahnung eingreifende Schnecke, die an dem Gehäuse ortsfest gelagert ist, beliebig verstellen. Außerdem kann das Zwischengehäuse zur Lagerung des Plungers dienen, womit ein vergleichsweise kleines Bauteil bereitsteht, das ohne weiteres mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden kann, damit der Plunger weitgehend spielfrei geführt werden kann.
Abdichtungsprobleme werden vermieden, wenn die magnetfeldempfindliche Einrichtung und der Magnet durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. Das Getriebegehäuse bleibt auf diese Weise hermetisch geschlossen und es werden keine zusätzlichen Dichtungen benötigt, die zu einer zusätzlichen Hysterese der Bewegung des Zapfens in Axialrichtung führen könnten.
Eine Übertragung der axialen Vorspannkräfte über das Zylinderrollen- oder Nadellager wird vermieden, wenn die Vorspanneinrichtung ein Hochschulterlager aufweist, dessen Innenlagerring auf der Achse oder Welle längsverschieblich geführt und zwischen einer Anlagefläche in der Achse oder Welle und Federgliedern eingespannt ist, während der Außenlagerring an einem in dem Gehäuse ortsfesten Anschlag abgestützt ist, derart, daß das die Achse oder Welle lagernde Lager frei von durch die Vorspanneinrichtung hervorgerufenen Axialkräfte ist.
Die Auswertung der elektrischen Signale wird besonders einfach, wenn, bezogen auf den Leistungsfluß, die Achse oder Welle, deren Axialverschiebung ausgewertet wird, möglichst dicht bei dem Antriebsmotor angeordnet ist, weil in diesem Falle die von einem Radialschlag hervorgerufene Frequenz vergleichsweise hoch ist und sich leichter ausfiltern läßt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Seilzug in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 2 das Getriebegehäuse des Seilzugs nach Fig. 1 in einem Querschnitt,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Querschnitt nach Fig. 2 im Bereich der verschiebbaren Welle,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Darstellung nach Fig. 3 in einem größeren Maßstab,
Fig. 5 ein elektrisches Prinzipschaltbild für die magnetfeldempfindliche Einrichtung,
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Erfassen der axialen Verschiebung der verschiebbaren Getriebewelle in einer Darstellung entsprechend Fig. 3 und
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Erzeugen der axialen Vorspannung für die verschiebbare Getriebewelle in einer Darstellung ähnlich Fig. 3.

Fig. 1 zeigt einen Seilzug 1 als Beispiel für ein Hubwerk; bei dem Hubwerk kann es sich aber auch um einen Kettenzug, eine Seilwinde oder ähnliches handeln. Der Seilzug 1 weist ein an seiner Unterseite 2 offenes längliches Seilzuggehäuse 3 auf, in dem eine mit Seilrillen 4 versehene Trommel 5 drehbar gelagert ist. Auf der Seiltrommel 5 ist ein Stahlseil 6 aufgewickelt.
Zum Antrieb der Seiltrommel 5 ist an einer Stirnseite 7 des Seilzuggehäuses 3 ein Getriebegehäuse 8 angeflanscht, das auf seiner von der Stirnseite 7 abliegenden Stirnseite 9 einen als Antriebsmotor dienenden Drehstrommotor 11 trägt.
An einer der Stirnseite 7 gegenüberliegenden Stirnseite 12 befindet sich ein Schaltkasten 13, in dem Anschlußklemmen und Steuerschütze für den Antriebsmotor 11 untergebracht sind.
Das in dem Getriebegehäuse 8 befindliche Getriebe ist ein schrägverzahntes Stirnradgetriebe und es enthält, wie der Schnitt gemäß Fig. 2 zeigt, wenigstens zwei Vorgelegewellen 14 und 15, wobei die Vorgelegewelle 15 jene Vorgelegewelle ist, die ein Zahnrad 16 trägt, das unmittelbar mit einem nicht veranschaulichten Motorritzel kämmt. Ein mit der Vorgelegewelle 15 einstückiges und somit drehfest mit dem Zahnrad 16 verbundenes Ritzel 17 kämmt mit einem Zahnrad 18, das drehfest auf der Vorgelegewelle 14 angeordnet ist. Die Vorgelegewelle 14 ist mit einem einstückigen Ritzel 19 versehen, über das ein mit der Seiltrommel 5 drehfest und nicht dargestelltes Zahnrad angetrieben wird.
Schrägverzahnte Zahnräder erzeugen bekanntermaßen eine Axialkraft, die von dem Schrägungswinkel der Verzahnung abhängig und der Kraft proportional ist, die am Teilkreisdurchmesser des betreffenden Zahnrades angreift. Deswegen läßt sich diese Axialkraft zur Messung der Seilkraft, die an dem Seil 6 angreift, heranziehen. Es tritt zwar an den Zahnflanken der miteinander in Eingriff stehenden Zahnräder eine Reibung auf, die jedoch das Meßergebnis dann nicht verfälscht, wenn sich die miteinander in Eingriff befindlichen Teile drehen. Im rotierenden Zustand kann das Meßergebnis im Rahmen der zulässigen Toleranzen als hysteresefrei angenommen werden, d.h. es wird durch die auftretende Reibung nicht über das zulässige Maß verfälscht.
Vorzugsweise liegt deswegen die zur Messung herangezogene Achse oder Welle des Getriebes aus der Sicht des Leistungsflusses so dicht wie möglich an dem Antriebsmotor 11. Hier treten die größten Drehzahlen auf und die betreffende Welle vermag sich am schnellsten in eine der angreifenden Kraft proportionale Position bewegen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist deswegen die Vorgelegewelle 15 axial verschieblich gelagert, wie dies im einzelnen anhand von Fig. 3 erläutert ist.
Das Getriebegehäuse 8 enthält zwei miteinander fluchtende Lagerbohrungen 19 und 21, in denen Zylinderrollenlager 22 und 23 sitzen, deren Innenlagerring 24 bzw. 25 auf entsprechenden Zapfen und- Wellenabschnitten 26 bzw. 27 stecken. Die Zylinderrollenlager 22 und 23 gestatten der Vorgelegewelle 15 einen geringfügigen Axialhub von ca. 1 bis 2 mm. Sie sind so eingebaut, daß ihr an dem Innenlagerring 24 oder 25 befindlicher Anlaufbund dem Ritzel 17 zugekehrt ist.
Mit Hilfe einer Vorspanneinrichtung 28 ist die Vorgelegewelle, bezogen auf Fig. 3, nach rechts zu vorgespannt, so daß der Innenlagerring 25 mit seinem Bund an den Kranz aus Zylinderrollen 29 anliegt, während an der betreffenden Stelle des Zylinderrollenlagers 22 ein entsprechend großer Spalt 31 vorhanden ist.
Die Axialbewegung der Vorgelegewelle 15 wird mit Hilfe einer ortsfesten magnetfeldempfindlichen Einrichtung 32 erfaßt.
Um die gewünschte Vorspannung zu erzeugen, ist folgender Aufbau vorgesehen:
Die Lagerbohrung 21 ist eine Stufenbohrung mit einem vergrößerten Abschnitt 33, der an einer Schulter 34 in einen zylindrischen Abschnitt 35 übergeht, der durch eine entsprechende Gehäusewand 36 nach außen führt. In die so ausgebildete Stufenbohrung 21 ragt die Vorgelegewelle 15 mit ihrem Abschnitt 27, einem an den Abschnitt 27 nach außen zu sich anschließenden Abschnitt 37, dem ein mit einem Außengewinde 38 versehener Abschnitt 39 mit kleinerem Durchmesser folgt. Den letzten Abschnitt auf dieser Seite der Vorgelegewelle 15 bildet schließlich ein zylindrischer Abschnitt 41, der jedoch noch innerhalb des Bohrungsabschnittes 35 liegt.
Wie bereits erwähnt, sitzt auf dem Wellenabschnitt 27 der Innenlagerring 25, und zwar so, daß er sich mit seinem Bund an einer Schulter 42 der Vorgelegewelle 15 abstützen kann. Der Außenlagerring des Zylinderrollenlagers 23 liegt an einer Stützscheibe 43 an, die sich zwischen dem betreffenden Außenlagerring und der Schulter 34 befindet. Mittels eines in eine entsprechende Nut in dem Bohrungsabschnitt 33 eingesetzten Sprengrings 44 ist der Außenlagerring des Zylinderrollenlagers 23 axial nahezu spielfrei gesichert.
An der von dem Zylinderrollenlager 23 abliegenden Seite der Stützscheibe 43 stößt eine ringförmige Tellerfeder 45 mit ihrem äußeren Rand an. Durch die Tellerfeder 45 führt der Wellenabschnitt 37 hindurch, auf dem ein Druckkugellager 46 angeordnet ist. Das Widerlager für das Druckkugellager 46 bildet eine Mutter 47, die auf den mit dem Gewinde 38 versehenen Wellenabschnitt 39 aufgeschraubt ist. Die Mutter 47 ist mit einer zylindrisch glatten Außenfläche 48 versehen, auf der eine Lippendichtung 49 dichtend aufliegt.
Infolge der Tellerfeder 45 wird die Vorgelegewelle 15 nach rechts verschoben, soweit, bis, wie bereits erwähnt, die Schulter des Innenlagerringes 25 gegen die betreffende Stirnseite der Zylinderrollen 29 anstößt. Die Vorspannkraft wird mit Hilfe der Tellerfeder 45 und der Mutter 47 eingestellt. Wenn sich die Vorgelegewelle 15 in Umdrehungen befindet, bleibt die Tellerfeder 45 stehen und die Relativbewegung zwischen der Tellerfeder 45 und der Mutter 48 wird von dem Druckkugellager 46 aufgenommen.
In dem Bohrungsabschnitt 45 ist eine Büchse 51 eingesteckt soweit, bis ihr nach außen radial wegstehender Flansch 52 flach auf einer entsprechenden Fläche an der Außenseite der Wand 36 aufliegt. Mittels Schrauben 53, die durch den Flansch 52 hindurchführen und in Gewindebohrungen 54 eingedreht sind, wird die Büchse 51 in dem Bohrungsabschnitt 35 festgehalten. Mit Hilfe von Dichtungen ist die Büchse 51 gegen den Bohrungsabschnitt 35 abgedichtet.
Durch die Büchse 51 führt eine mehrere Abschnitte aufweisende Stufenbohrung 55 hindurch. In einem Abschnitt der Stufenbohrung 55 ist die bereits erwähnte Lippendichtung 49 angeordnet, während ein anderer Abschnitt, der weiter außen liegt, mit einem Innengewinde 56 versehen ist. In dieses Innengewinde 56 ist ein im wesentlichen rohrförmiges Zwischengehäuse 57 eingeschraubt, das, wie die vergrößerte Darstellung in Fig. 4 zeigt, zu diesem Zweck mit einem Außengewinde 58 versehen ist. Der über das Gewinde 58 nach rechts und somit aus der Büchse 51 vorstehende Abschnitt ist an seinem zylindrischen Außenumfang mit einer Schneckenradverzahnung 59 versehen, in die eine Schnecke 61 eingreift. Die Schnecke 61 ist mittels Stehlagern 62, die auf dem Flansch 52 aufgeschraubt sind, ortsfest auf der Büchse 51 gelagert.
Wie die Fig. 4 weiter erkennen läßt, enthält das Zwischengehäuse 57 eine Trennwand 60, wodurch das Zwischengehäuse 57 in eine innenliegende zylindrische Kammer 63 und eine außenliegende Kammer 64 aufgeteilt ist. In der innenliegenden zylindrischen Kammer 63 ist ein im Querschnitt etwa hutförmiger Kolben oder Plunger 65 axial verschieblich, der mittels zweier in die Trennwand 60 eingesetzter zylindrischer Stifte 66, die durch entsprechende, in der Figur nicht weiter erkennbare Nuten in einem radial nach außen wegstehenden Flansch 67 drehfest gesichert ist. An diesem Flansch stützt sich außerdem eine Druckfeder 68 ab, die zwischen dem Flansch 67 und der Trennwand 60 wirkt, um den Kolben 65 nach links zu verschieben. Vor der Montage begrenzt den Hub des Kolbens 65 ein in einer Nut sitzender Sprengring 69. Der Kolben 65 ist zwischen dem Sprengring 69 und der Trennwand 60 frei verschiebbar. Die parallel zu der Achsrichtung sich erstreckenden und in Bohrungen in der Trennwand 60 eingesteckten Zylinderstifte 66 verhindern eine Drehbewegung des Kolbens 65.
Der Kolben 65 trägt koaxial einen Zapfen 71, an dessen freiem Ende ein Magnet 72 aufgeklebt ist. Der Magnet 72 hat die Gestalt einer Scheibe, deren Außendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Zapfens 72 entspricht. Er ist so magnetisiert, daß die eine Polfläche jene Fläche ist, die dem freien Ende des Zapfens 71 benachbart ist, während die andere Polfläche die gegenüberliegende Stirnfläche ist. Hierdurch entsteht ein toroidförmiges Magnetfeld, das zu der Achse des Zapfens 71 koaxial ist.
Der Zapfen 71 ist wiederum weitgehend koaxial zu der Achse der Vorgelegewelle 15, damit vorhandener Taumelschlag zu möglichst wenig Kippbewegungen des Zapfens 71 führt.
Wie Fig. 4 erkennen läßt, bewegt sich der Zapfen 71 in einer becherförmigen Ausstülpung 73 der Trennwand 72. Die Ausstülpung 73 ragt in die Kammer 64 hinein, damit das Magnetfeld des Magneten 72 die neben der Ausstülpung 73 angeordnete magnetfeldempfindliche Einrichtung 32 erreichen kann. Hierzu besteht im übrigen das Zwischengehäuse 57, das mit dem Trennwand 60 und der becherförmigen Ausstülpung 73 einstückig ist, aus einem Material, das den Durchtritt des Magnetfeldes möglichst wenig behindert, beispielsweise Aluminium.
Damit ausschließlich Axialbewegungen der Vorgelegewelle 15 und keine Radialbewegungen infolge von Lagerluft u.dgl. auf den Kolben 65 und damit den Kolben 71 übertragen werden, steckt in einer zu dem Zapfen 71 koaxialen und sich in Richtung auf die Vorgelegewelle 15 öffnenden Bohrung ein kleiner Zylinderzapfen 74 mit einer zu der Achse des Stiftes 74 exakt rechtwinklig geschliffenen Stirnfläche. Diese Stirnfläche liegt an einer Stahlkugel 75 an, die in eine Kegelsenkung in der freien Stirnseite des Wellenabschnittes 41 eingeklebt ist.
Die magnetfeldabhängige Einrichtung 32 ist ein integrierter Baustein, in dem, wie Fig. 5 erkennen läßt, insgesamt vier Feldplatten 76 zu einer Brücke zusammengeschaltet sind. Ein Anschluß 77 der Brücke ist mit der positiven Versorgungsspannung verbunden, während ein anderer Anschluß 78 an einer Schaltungsmasse liegt. Der Brückenzweig ist mit seinen Anschlüssen 79 und 81 mit Eingängen 82, 83 eines Vorverstärkers 84 verbunden, von dem zwei erdfreie Leitungen 85 abgehen.
Die Brücke aus den Feldplatten 76 sowie der Vorverstärker 84 sind auf einer Leiterplatte 86 angeordnet, die in entsprechenden Aufnahmenuten der Kammer 64 steckt. Über die Leitungen 85 ist der Vorverstärker 84 mit einer Mikroprozessoreinrichtung verbunden, die dazu dient, die von der magnetfeldempfindlichen Einrichtung 32 kommenden Signale auszuwerten.
Die insoweit beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:
Wenn der Antriebsmotor 11 im Sinne eines Anhebens der Last in Gang gesetzt wird, entsteht bei der Vorgelegewelle 15 ein Drehmoment. Dieses Drehmoment führt an dem Ritzel 17 zu einer Umfangskraft, die infolge der schrägen Verzahnung des Ritzels 17 eine Kraft in Achsrichtung der Vorgelegewelle 15 hervorruft. Die Schrägung ist so gewählt, daß die Axialkraft, bezogen auf Fig. 3, nach links gerichtet ist, wenn die Last angehoben wird.
Da die Tellerfeder bereits in dem Ruhezustand gemäß den Fig. 3 und 4 vorgespannt ist, behält die Vorgelegewelle 15 beim Anheben von Lasten, die deutlich kleiner sind als eine vorgegebene Grenzlast, ihre axiale Ruhelage bei. Sie rotiert in dieser Betriebsstellung, in der die Vorgelegewelle 15 am weitesten in Richtung auf das Zwischengehäuse 57 verschoben ist. Beim Anheben von Lasten knapp unterhalb der Grenzlast sind die Vorspannkraft der vorgespannten Tellerfeder 45 und die in der entgegengesetzten Richtung wirkende Axialkraft gleich. Die Kraft zwischen den Zylinderrollen 29 und dem radial nach außen wegstehenden Bund des Innenlagerringes 25 verschwindet.
Wird eine noch größere Last an das Seil 6 gehängt, wird die Kraft der Feder 45 überwunden und die an der Vorgelegewelie 15 entstehende Axialkraft verschiebt die Vorgelegewelle 15 nach links. In der Folge bewegt sich auch der Zapfen 71 nach links, weil mit Hilfe der Druckfeder 68 der Zylinderstift 74 ständig in Anlage an der Stahlkugel 75 gehalten wird. Wegen der Bewegung nach links entsteht eine Relativbewegung zwischen der magnetfeldempfindlichen Einrichtung 32 und dem von dem Magneten 72 erzeugten toroidförmigen Magnetfeld. Diese Magnetfeldänderung wird von den Feldplatten 76 erfaßt, in einen der Änderung entsprechendes Spannungs- oder Stromsignal umgewandelt, das von dem Verstärker 84 verstärkt wird. Über die Leitung 85 gelangt es zu einem nicht weiter gezeigten Mikroprozessor, der die Änderung der Amplitude dieses Analogsignales auswertet und einen Steuerbefehl zum Abschalten des Antriebsmotors 11 abgibt. Der Antriebsmotor 11 kann dann bei Überlast nur noch in der entgegengesetzten Richtung im Sinne eines Absenkens der Last eingeschaltet werden.
Wegen des toroidförmigen Magnetfeldes brauchen keine besonderen Vorkehrungen beim Einbau des Magneten 72 beachtet werden. Es genügt, wenn der scheibenförmige Magnet 72 einigermaßen zentrisch auf das freie Ende des Zapfens 71 aufgeklebt wird. Außerdem ist keine besonders exakte Bearbeitung oder ein besonders eng toleriertes Spiel des Zapfens 71 in der becherartigen Ausstülpung 73 erforderlich. Selbst bei nicht exakter Bearbeitung der freien Stirnfläche des Wellenabschnittes 41 können praktisch keine Kippkräfte in den Zapfen 71 eingeleitet werden, die zu einer Änderung der Magnetfeldstärlae am Ort der magnetfeldempfindlichen Einrichtung 32 führen könnten. Lediglich axiale Verschiebungen der Welle 15 rufen solche Feldstärkeänderungen hervor.
Die beginnende Überlastsituation soll bereits erkannt werden, noch bevor der Spalt 31 bei dem gegenüberliegenden Lager 22 vollständig geschlossen ist. Um dies sicherzustellen, muß die Lage der magnetfeldempfindlichen Einrichtung 32 relativ zu dem Magneten 72 einjustiert werden. Dies geschieht durch Drehen der Schnecke 61, wodurch das Zwischengehäuse 57 in dem Gewinde 56 gedreht wird, um es entweder näher zu der Vorgelegewelle 15 hinzubringen oder es von dem Gehäuse wegzubringen. Da sich bei dieser Einstellung die Lage des Magneten 72, der über den Zapfen 71 und den Stift 74 sowie die Kugel 75 fest an der Vorgelegewelle 15 abgestützt ist, nicht ändert, andererseits aber die magnetfeldempfindliche Einrichtung 32 sich mit dem Zwischengehäuse 57 in axialer Richtung bewegt, kommt die gewünschte Einstellung zustande.
Fig. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der der Zapfen 71 integraler Bestandteil der Vorgelegewelle 15 ist. Hierdurch können der Kolben 65 und die Stahlkugel 75 entfallen. Die Vorgelegewelle 15 ragt somit mit ihrem einstückig angeformten Zapfen 71 unmittelbar in die becherartige Ausstülpung 73 hinein. Weil bei der Montage nicht gewährleistet werden kann, daß das toroidförmige Magnetfeld des Magneten 72 exakt koaxial zu der Drehachse der Vorgelegewelle 15 ist, entsteht bei der Drehung der Vorgelegewelle 15 immer auch ein mehr oder weniger großer Radialschlag des Magnetfeldes, was am Ort der magnetfeldempfindlichen Einrichtung 32 zu einer Feldstärkeänderung führt, die eine Axialbewegung der Vorgelegewelle 15 vortäuschen könnte. Um solche Auswirkungen zu beseitigen, sitzen bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 auf der Leiterplatte 86 zwei magnetfeldempfindliche Einrichtungen 32 und 32', die sich bezüglich der Rotationsachse des scheibenförmigen Magneten 72 gegenüberliegen. Bei entsprechender Addition der von beiden magnetfeldempfindlichen Einrichtungen 32 und 32' abgegebenen Signale kann der durch den Radialschlag des Magnetfeldes hervorgerufene Fehler weitgehend auf elektrische Weise eliminiert werden.
Im übrigen ist der Aufbau des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6 derselbe wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4, weshalb insoweit dieselben Bezugszeichen eingetragen sind.
Bei den vorherigen Ausführungsbeispielen nehmen die Vorspannkraft der Tellerfeder 45 die Zylinderrollen 29 auf, die sich hierzu einerseits an dem Bund des Innenlagerringes 25 und an dem schräg gegenüberliegenden Bund des Außenlagerringes 23 abstützen. Die Folge ist ein Kippmoment bei den Zylinderrollen 29 um deren Querachse. Wenn keine Verkürzung der Lebensdauer des Zylinderrollenlagers 25 in Kauf genommen werden soll, wird die zulässige Vorspannkraft durch die Tellerfeder 45 durch die Radialkräfte festgelegt, die an dem Zylinderrollenlager 23 angreifen.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Zylinderrollen 29 kippmomentfrei sind. Erreicht wird dies durch die Verwendung eines Hochschulterlagers 91, dessen Außenlagerring 92 an der Stützscheibe 43 anliegt. Der Innenlagerring 93 sitzt spielfrei auf einer Lagerbüchse 94, die auf dem Wellenabschnitt 37 aufgesteckt ist. Der Innenlagerring 93 stößt im Ruhezustand an eine Schulter 95 an der Übergangsstelle zwischen dem Wellenabschnitt 27 und dem Wellenabschnitt 37 an. Ein Paket aus mehreren Tellerfedern 96 liegt zwischen der Mutter 47 und einer Beilagscheibe 97, die an dem Innenlagerring 93 angreift.
Im Ruhezustand liegt der Bund des Innenlagerringes 25 praktisch kräftefrei an der benachbarten Stirnseite der Zylinderrollen 29 an. Die Vorspannkraft des Paketes aus den Tellerfedern 96 wird von dem Innenlagerring 93 aufgenommen, der sich unmittelbar an der Schulter 95 abstützt. Diese Schulter 95 liegt in der Ebene, in der der Außenlagerring 92 an der Stützscheibe 43 anliegt, womit die von dem Paket aus den Tellerfedern 96 erzeugte Vorspannkraft über den Innenlagerring 93 unmittelbar in die Schulter 95 und von dort in den Wellenabschnitt 37 eingeleitet wird. Das Paket aus den Tellerfedern 96 erzeugt in der Ruhestellung keine nach außen auf das Zylinderrollenlager 23 wirkende Kraft.
Erst, wenn eine nach links, bezogen auf Fig. 7, wirkende Axialkraft bestrebt ist, die Vorgelegewelle 15 nach links zu bewegen, wird die Vorspannkraft der Tellerfedern 96 nach außen sichtbar, weil nun der Innenlagerring 93 von der Schulter 95 abgehoben wird. Der Kraftfluß wird quasi von der Schulter 95 auf die Stützscheibe 43 umgeschaltet, und zwar ab dem Augenblick, ab dem der Innenlagerring 93 von der Schulter 95 abhebt.
Im übrigen eignet sich die gezeigte Anordnung auch zur Messung des Lastkollektivs, wenn die Vorspannung durch die Tellerfedern 45 oder 96 so gering gewählt wird, daß auch kleine Lasten am Hakengeschirr zu einer Verschiebung der Vorgelegewelle 15 führen, d.h. die durch das Gewicht des Hakengeschirrs in die Vorgelgewelle eingeleiteten Axialkräfte werden gerade eben durch die Vorspannkraft kompensiert.

Claims

Hebezeug
mit einem Gehäuse (3),
mit einem in dem Gehäuse (3) untergebrachten Getriebe, das wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende schräg verzahnte Zahnräder (17,18) aufweist, von denen wenigstens eines auf einer Achse/Welle (15) axial gesichert sitzt, die zwischen zwei Endstellungen in dem Gehäuse (3) längsverschieblich gelagert ist,
mit einer Vorspanneinrichtung (28), um die längsverschiebliche Achse/Welle (15) in eine Endstellung vorzuspannen,
mit einem mit der Achse/Welle (15) verschieblichen Zapfen (71), der auf seinem freien Ende einen rotationssymmetrisch magnetisierten Magneten (72) trägt, und
mit einer ortsfesten magnetfeldempfindlichen Einrichtung (32), die im Magnetfeld des Magneten (72) angeordnet ist, um eine Verschiebung des Magneten (72) und damit eine Verschiebung des auf der längsverschieblichen Achse/Welle (15) sitzenden Zahnrades (17) zu erfassen.
Hebezeug
mit einem Gehäuse (3),
mit einem in dem Gehäuse (3) untergebrachten Getriebe, das wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende schräg verzahnte Zahnräder (17,18) aufweist, von denen wenigstens eines auf einer Achse/Welle (15) axial gesichert sitzt, die zwischen zwei Endstellungen in dem Gehäuse (3) längsverschieblich gelagert ist,
mit einer Vorspanneinrichtung (28), um die längsverschiebliche Achse/Welle (15) in eine Endstellung vorzuspannen,
mit einem mit der Achse/Welle (15) verschieblichen Zapfen (71), der gegenüber der Achse/Welle (15) frei drehbar ist und der in dem Gehäuse (3) längsverschieblich unverdrehbar geführt ist sowie an seinem von der Welle/Achse (15) wegweisenden freien Ende einen Magneten (72) trägt, und
mit einer ortsfesten magnetfeldempfindlichen Einrichtung (32), die im Magnetfeld des Magneten (72) angeordnet ist, um eine Verschiebung des Magneten (72) und damit eine Verschiebung des auf der längsverschieblichen Achse/Welle (15) sitzenden Zahnrades (17) zu erfassen.
Hebezeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (71) mittels einer Vorspanneinrichtung (28) in Richtung auf eine Anlage an eine Fläche an der Stirnseite der Achse/Welle (15) vorgespannt ist
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse/Welle (15) mit dem zugehörigen Zahnrad (17) einstückig ist.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schräg verzahnte Zahnrad (17) und ein weiteres Zahnrad (16) auf der Achse/Welle (15) drehfest sitzen.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld des Magneten (72) im wesentlichen toroidförmig ist.
Hebezeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld zu der Achse/Welle (15) koaxial ist.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldempfindliche Einrichtung (32) seitlich neben dem Magneten (72) angeordnet ist.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldempfindliche Einrichtung (32) zweiteilig (32,32') ist und daß ein Teil (32) neben einer Seite des Magneten (72) und der andere Teil (32') diametral gegenüber angeordnet ist.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich beide Teile (32,32') bezogen auf die Längsachse des Zapfens (71) auf gleicher Höhe befinden.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldempfindliche Einrichtung (32) vier in Brückenschaltung miteinander geschaltete magnetfeldempfindliche Elemente (76) aufweist.
Hebezeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil (32,32') der magnetfeldempfindliche Einrichtung (32) vier in Brückenschaltung miteinander geschaltete magnetfeldempfindliche Elemente (76) aufweist.
Hebezeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetfeldempfindliche Element eine Feldplatte (76) ist.
Hebezeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (71) starr mit der Achse/Welle (15) verbunden und zu der Achse/Welle (15) koaxial ist.
Hebezeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Achse/Welle (15) und dem Zapfen (71) eine Kugel (75) angeordnet ist.
Hebezeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (71) auf einem in dem Gehäuse (3) drehfest längsverschieblich geführten Plunger (65) sitzt.
Hebezeug nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Achse/Welle (15) oder in dem Plunger (65) ein mit der Kugel (75) zusammenwirkender Stift (74) mit einer planen Fläche steckt.
Hebezeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des Zapfens (71) bzw. des Plungers (65) ein Zwischengehäuse (57) vorgesehen ist, das auf seiner zylindrischen Außenumfangsfläche ein Gewinde trägt, mit dem es in ein Gewindebohrung (55) des Gehäuses (3) eingeschraubt ist.
Hebezeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengehäuse (57) an seiner Außenumfangsfläche mit einer Schneckenradverzahnung (59) versehen ist, die mit einer an dem Gehäuse (3) ortsfest gelagerten Schnecke (61) kämmt.
Hebezeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischengehäuse (57) vorgesehen ist, das auf seiner zylindrischen Außenumfangsfläche ein Gewinde trägt, mit dem es in ein Gewindebohrung (55) des Gehäuses (3) eingeschraubt ist, und daß an die magnetfeldempfindliche Einrichtung (32) in dem Zwischengehäuse (57) angeordnet ist.
Hebezeug nach Anspruch 18 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenghäuse (57) eine Trennwand (60) enthält, wobei sich auf einer Seite der Trennwand (60) der Zapfen (71) und auf der anderen Seite die magnetfeldemfindliche Einrichtung (32) befindet.
Hebezeug nach Anspruch 18 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldempfindliche Einrichtung (32) an eine elektrische Schaltung (84) angeschlossen ist, und daß zumindest ein Teil (84) der elektrischen Schaltung in dem Zwischengehäuse (57) untergebracht ist.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Seilwinde (1) ist und das Getriebe in dem Antriebsstrang zwischen einem Antriebsmotor (11) und einer Seiltrommmel (5) angeordnet ist.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Kettenzug ist und das Getriebe in dem Antriebsstrang zwischen einem Antriebsmotor (11) und einer Kettennuß angeordnet ist.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung (28) Tellerfedern (45,96) aufweist.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung (28) ein Hochschulterlager (91) aufweist, dessen Innenlagerring (93) auf der Achse/Welle (15) längsverschieblich geführt und zwischen einer Anlagefläche (95) der Achse/Welle (15) und Federgliedern (96) eingespannt ist und dessen Außenlagerring (92) an einem in dem Gehäuse (3) ortsfesten Anschlag (43) abgestützt ist, derart, daß die Achse /Welle (15) lagerndes Lager (23) frei von durch die Vorspanneinrichtung (28) hervorgerufenen Axialkräften ist.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung (28) derart eingestellt ist, daß eine Verschiebung der Achse/Welle (15) erst ab eine Last erfolgt, die größer als 60% der maximal zulässigen Last für das jeweilige Hebezeug ist.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung (28) derart eingestellt ist, daß eine Verschiebung der Achse/Welle (15) ab eine Last erfolgt, die größer als die Last die von dem Lastaufnahmemittel einschließlich eines Hakengeschirrs an dem Hebezeug hervorgerufen wird.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf den Leistungsfluß durch das Getriebe die Achse/Welle (15) eine unmittelbar auf einen Antriebsmotor (11) folgende Achse/Welle (15) ist.
Hebezeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine beliebige, gewerblich anwendbare Kombination von Einzelmerkmalen der vorausgehenden Ansprüche aufweist.
Verwendung des Hebezeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Messung des Lastkollektivs.