EP1774999A1

EP1774999A1 - Antriebseinheit

Info

Publication number: EP1774999A1
Application number: EP06020230A
Authority: EP
Inventors: Gunther Weiglein; Karl Hessdörfer
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2007-04-18
Also published as: DE102005049105A1

Abstract

Offenbart ist eine Antriebseinheit (4) für Hubsysteme vorzugsweise für den Bereich Bühnentechnik, zum Bewegen einer Last mit einem aufrollbaren Zugmittel, das von einem Antrieb weg in Richtung der Last geführt ist und an dieser mittelbar oder unmittelbar angreift, wobei das Zugmittel ein Flachriemen ist, der auf einer Bobine einer Aufwickeleinrichtung (8) aufwickelbar ist. Offenbart ist des Weiteren ein Prospektzug mit einer derartigen Antriebseinheit (4), wobei der Flachriemen an einem verfahrbaren Seilkamm (16) angreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Hubsysteme, vorzugsweise für den Bereich Bühnentechnik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen mit einer derartigen Antriebseinheit versehenen Prospektzug sowie einen mit einer derartigen Antriebseinheit versehenen Punktzug.
Die DE 31 06 831 A1 offenbart einen Prospektzug, bei dem eine Last über eine Vielzahl von Tragseilen gehalten ist. Diese Tragseile werden über eine Umlenkung zu einem Linearantrieb geführt, der als Hydrozylinder ausgeführt ist. Durch Ein- oder Ausfahren des Hydrozylinders lässt sich die Last anheben bzw. absenken. Problematisch bei dieser Lösung ist, dass zur Ansteuerung des Hydrozylinders ein erheblicher Aufwand erforderlich ist. Nachteilig ist des Weiteren, dass bei einem derartigen hydraulischen, Linearantrieb die Ölsäule im Hydrozylinder als Feder wirkt und dadurch Vertikalschwingungen an der Last auftreten können. Die relativ große Ölmenge des Hydraulikzylinders hat den weiteren Nachteil, dass es aufgrund von Temperaturschwankungen zu Volumenänderungen der Ölsäule kommen kann, die eine Verschiebung der Kolbenposition des Hydrozylinders und damit ebenfalls wieder eine ungewünschte Veränderung der Lastposition verursachen. Verstärkt werden diese Nachteile, wenn der Hydrozylinder über eine Übersetzung mit der Last verbunden ist.
Bekannt sind des Weiteren Prospektzüge, bei denen die Tragseile zum Anheben oder Absenken der Last auf einer Trommel einer Winde aufgewickelt bzw. abgewickelt werden. Ein derartiger Prospektzug ist z. B. in der DE 31 27 095 C2 und der DE 43 35 791 A1 offenbart, bei denen eine Sammel- oder Wickelwelle direkt elektromotorisch angetrieben wird. Diese Wickelwelle wird am Schnürboden befestigt und über einen direkt angeflanschten Antriebsmotor betätigt. Nachteilig bei diesen Lösungen ist, dass zur Lagerung und Abstützung der Antriebswelle sowie des Antriebsmotors ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand erforderlich ist. Des Weiteren muss im Schnürbodenbereich genügend Stauraum vorhanden sein, um die angetriebene Wickelwelle aufzunehmen, da die Tragseile nur schraubenförmig in einer einzigen Lage aufzuwickeln sind.
In der DE 100 02 067 A1 ist ein Prospektzug offenbart, bei dem die Tragseile an einem Schlitten eines Linearantriebs befestigt sind, der über eine an dem Schlitten angreifende Spindel einer Spindeleinheit vertikal verfahrbar ist. Problematisch bei dieser Lösung ist jedoch, dass zur Realisierung einer verhältnismäßig kurzen Spindel ein komplizierter Umlenkungsmechanismus für die Tragseile auszubilden ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit für Hubsysteme, vorzugsweise für den Bereich Bühnentechnik, sowie einen Prospektzug und einen Punktzug mit einer derartigen Antriebseinheit zu schaffen, die bei minimalem Platzbedarf eine exakte Positionierung und Bewegung einer Last ermöglichen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Antriebseinheit durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Prospektzugs bzw. des Punktzugs durch die Merkmale der nebengeordneten Patentansprüchs 19 und 21 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Antriebseinheit für Hubsysteme, vorzugsweise für den Bereich Bühnentechnik, zum Anheben und Absenken einer Last hat ein aufrollbares zugmittel, das von einem Antrieb weg in Richtung zu der Last geführt ist und an dieser mittelbar oder unmittelbar angreift. Erfindungsgemäß ist das Zugmittel zumindest ein Flachriemen, der auf einer Bobine einer Aufwickeleinrichtung aufwickelbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass die Bobine im Vergleich zu einer bekannten Sammel- bzw. Wickelwelle eine sehr kurze axiale Länge hat, da der Flachriemen nicht schraubenförmig nebeneinander aufgewickelt wird, sondern mehrlagig übereinander. Des Weiteren hat die Bobine den Vorteil, dass aufgrund der mehrlagigen Aufwickelungen bzw. Wicklungen auf einen sogenannten Spulapparat, der bei einer schraubförmigen Aufwicklung durch eine Synchronfahrt zur Abwickelposition der Tragseile auf der Wickelwelle axial verfährt und dadurch einen Schrägzug auf die Tragseile verhindert, verzichtet werden kann. Weiterhin zeichnet sich die erfindungsgemäße Antriebseinheit durch eine längere Einschaltdauer aus, da die Aufwickeleinrichtung entsprechend kompakt ausführbar ist und somit die Belastung der Antriebseinheit infolge eines benötigten Drehmoments zum Bewegen der Last zumindest temporär reduziert ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bobine eine Wickelscheibe zur Aufnahme des Flachriemens, die auf einer Abtriebswelle gelagert ist und deren axiale Breite im Wesentlichen der Breite des Flachriemens entspricht. Zur Führung des Flachriemens auf der Wickelscheibe kann diese zwei seitliche Führungsscheiben haben. Dabei ist aufgrund der schmalen Bauweise der Wickelscheibe eine fliegende Lagerung derselben möglich, vorzugsweise durch die Gebtriebeabtriebslagerung bzw. bei Direktantrieben auf der Motorlagerung direkt.
Die Befestigung des Flachriemens an der Wickelscheibe kann über zumindest ein Befestigungsmittel erfolgen, das einen in einer Ausnehmung der Wickelscheibe aufgenommenen Endabschnitt des Flachriemens durchsetzt.
Ebenso kann zumindest ein Klemmkörper vorgesehen sein, der in die Ausnehmung eingesetzt ist und von einer benachbarten Wicklung abschnittsweise klemmend gegen den Endabschnitt pressbar ist.
Vorzugsweise hat der Klemmkörper eine Klemmfläche, mit der er auf dem Endabschnitt aufliegt und in der zumindest eine Aussparung für das Befestigungsmittel ausgebildet ist. Mit einer zur Klemmfläche entgegengesetzten Außenfläche kann der Klemmkörper an eine Kontur einer Außenumfangsfläche der Wickelscheibe angepasst sein. Dabei kann der Klemmkörper sichelförmig sein und einen verjüngten Endbereich aufweisen, der tangential zur benachbarten Wicklung verläuft.
Die Ausnehmung hat bevorzugterweise eine plane Auflagefläche, die über eine gekrümmte Übergangsfläche in einen ersten Außenumfangsflächenabschnitt der Wickelscheibe übergeht. Des Weiteren kann sich die Auflagefläche stufenförmig über eine Schulterfläche zu einem zweiten Außenumfangsflächenabschnitt der Wickelscheibe erstrecken.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Kontur der Außenumfangsfläche mit der Außenfläche des Klemmkörpers eine archimedische Spirale, d. h., bei einer Umdrehung der Wickelscheibe verändert sich der Wicklungsdurchmessers um die doppelte Wandstärke des Flachriemens, wobei ein maximaler Wicklungsdurchmesser des Flachriemens auf der Wickelscheibe etwa den zweifachen Wert der zumindest einmal umschlungenen Wickelscheibe entspricht.
Bei einer Ausführungsform ist eine Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ist-Position der Last vorgesehen, die vorzugsweise zur Berücksichtigung einer Geometrieveränderung des Flachriemens einen Belastungskorrekturfaktor einrechnet. Ebenso ist es vorstellbar, dass die Positionserfassungseinrichtung einen Code erfasst, der auf den Flachriemen aufgetragen ist.
Bei einer Ausführungsform ist eine Sicherheitseinrichtung zum Halten der Last vorgesehen. Die Sicherheitseinrichtung kann zumindest eine Bremse zur Erzeugung eines variablen oder konstanten Bremsmoments haben, die vorzugsweise oberhalb der Aufwickeleinrichtung angeordnet ist.
Ein erfindungsgemäßer Prospektzug weist eine Antriebseinheit mit einer Bobine und einem Flachriemen auf, der an einem verfahrbaren Seilkamm angreift, an dem zumindest ein Tragseil zur Aufhängung einer Last befestigt ist.
Ein erfindungsgemäßer Punktzug weist eine Antriebseinheit mit einer Bobine und einem Flachriemen auf, der unmittelbar an einer Last angreift.
Aufgrund des kleinen Bauvolumens der Antriebseinheit ist es vorstellbar, dass mehrere Bobinen an jeweils einem Seilkamm angreifen und parallel nebeneinander an zum Beispiel einer Bühnenturmwand angeordnet sind.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Prospektzuges,
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung einer Antriebseinheit aus Figur 1,
Figur 3 einen.Querschnitt durch eine Wickelscheibe aus Figur 2,
Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten Flachriemens und
Figur 5 eine Darstellung mehrerer Antriebseinheiten aus Figur 1 nebeneinander.

Figur 1 zeigt eine stark vereinfachte Ansicht eines Prospektzuges 2, wie er beispielsweise bei Theaterbühnen zum An- und Absenken einer nicht dargestellten Last wie z. B. einem Bühnenbild, einem Vorhang, einem Prospekt usw. verwendet wird.
Der Prospektzug 2 hat eine Antriebseinheit 4 zum Verfahren einer Laststange 6, an der die Last befestigt ist. Die Antriebseinheit 4 weist eine Aufwickeleinrichtung 8 auf; die an einer an einer Wand 10 befestigten Vertikalführung 18 im unteren Bereich des Bühnenturms angeordnet ist. Die Aufwickeleinrichtung 8 hat als Zugmittel einen auf- bzw. abwickelbaren Flachriemen 14, der an einem Seilkamm 16 angreift, der in der Vertikalführung 18 an der Wand 10 geführt ist.
Der Seilkamm 16 ist entlang der Vertikalführung 18 zwischen der Aufwickeleinrichtung 8 und einer in der Nähe eines Schnürbodens 20 angeordneten Leitrolle 22 verfahrbar. An dem Seilkamm 16 sind mehrere Tragseile 24a bis 24d befestigt, die über die Leitrolle 22 und eine Vielzahl weiterer Umlenkrollen 26a bis 26f im Schnürbodenbereich in axialer Richtung gleichmäßig beabstandet an der Laststange 6 angreifen, so dass die Gewichtskraft der Last gleichmäßig über die Tragseile 24 aufgenommen wird und eine Durchbiegung der Laststange 6 minimiert ist.
Zum Absenken der Last in Richtung der Bühne wird die Antriebseinheit 4 derart angesteuert, dass sich der Flachriemen 14 abwickelt und somit der Seilkamm 16 aufgrund der Gewichtskraft der Last aus seiner dargestellten Ausgangsposition in Richtung der'Leitrolle 22 verfährt. Zum Anheben der Last wird die Antriebseinheit 4 derart angesteuert, dass der Flachriemen 14 entgegen der Gewichtskraft der Last aufgewickelt wird und somit der Seilkamm 16 zurück in seine Ausgangsposition bewegt wird.
Gemäß Figur 2 hat die Aufwickeleinrichtung 8 einen Motor 28, vorzugsweise Elektromotor, der stirnseitig an einem Getriebe 30 angeflanscht ist und eine auf einer fliegend gelagerten Getriebeausgangswelle 32 drehfest angeordnete Wickelscheibe 34 in Form einer Bobine antreibt. Die Wickelscheibe 34 hat zwei seitliche Führungsscheiben 36, 38 zwischen denen der Flachriemen 14 mehrlagig aufwickelbar ist. Der axiale Abstand der Führungsscheiben 36, 38 entspricht im Wesentlichen der Breite des Flachriemens 14, wobei, um eine Beschädigung des Flachriemens 14 beim Aufwickeln zu verhindern, gegenüberliegende Umfangskanten der Führungsscheiben 36, 38 verrundet sind. Ebenso ist es vorstellbar, die Führungsscheiben 36, 38 zur Vermeidung einer Beschädigung des Flachriemens 14 nach außen, d. h., voneinander weg, gewölbt auszuführen. Zusätzlich kann der Wickelscheibe 34 zumindest eine Führungsrolle zugeordnet sein, um ein Anlaufen des Flachriemens 14 an den Führungsscheiben 36, 38 zu verhindern. Eine detailliertere Beschreibung der Wickelscheibe 34 erfolgt unter Figur 3.
Die Aufwickeleinrichtung 8 hat des Weiteren im Bereich des Elektromotors 28 eine Positionserfassungseinrichtung 40 zur Erfassung einer Ist-Position der Last sowie eine an einem vom Elektromotor 28 entfernt liegenden Getriebeabschnitt angeordnete Sicherheitseinrichtung 42 zum Halten der Last. Weiterhin ist der Aufwickeleinrichtung 8 ein sogenannter Getriebeendschalter 44 zum automatischen Abschalten des Elektromotors 28 zugeordnet.
Gemäß Figur 3 ist die Bobine bzw. Wickelscheibe 34 kreisförmig mit einer Lagerbohrung 45 zur Positionierung auf der Getriebausgangswelle 32 versehen. Die Wickelscheibe 34 ist vorzugsweise über eine Passfederverbindung oder Keilwellenverbindung auf der Getriebeausgangswelle 32 lösbar gelagert, wobei zur Aufnahme einer Feder in einer Innenumfangsfläche 46 der Lagerbohrung 45 eine Nut 50 ausgebildet ist.
Eine Kontur einer Außenumfangsfläche 48 der Wickelscheibe 34 ist als eine archimedische Spirale ausgebildet, gemäß der sich bei einer Umdrehung der Wickelscheibe 34 der Wicklungsdurchmessers um die zweifache Dicke des Flachriemens 14 verändert.
In die Außenumfangsfläche 48 ist eine Ausnehmung 52 eingebracht, in der der Flachriemen 14 mit einem Endabschnitt 54 eintaucht. Die Ausnehmung 52 hat eine plane Auflagefläche 56, die über eine gekrümmte Übergangsfläche 58 in einen ersten Außenumfangsflächenabschnitt 49 übergeht. Des Weiteren geht die Auflagefläche 56 über eine von der Übergangsfläche 58 entfernten Schulterfläche 60 stufenförmig in einen zweiten Außenumfangsflächenabschnitt 51 über.
Die Befestigung des Endabschnitts 54 an der Wickelscheibe 34 kann vorzugsweise über einen Klemmstein 66, 68 erfolgen, die mittels Befestigungsmitteln 62, 64 gegen den Endabschnitt 54 gedrückt sind. Es ist jedoch auch vorstellbar, nur einen Klemmstein 66, 68 zu verwenden. Vorzugsweise sind vier Befestigungsmittel 62, 64 vorgesehen, die paarweise nebenanderliegen. Aus Gründen der Klarheit sind nur zwei Befestigungsmittel 62, 64 dargestellt.
Die Befestigungsmittel 62, 64 sind vorzugsweise als Schrauben mit jeweils einem Kopf 63, 65 und einem Schaft 57, 59 ausgebildet. Sie sind durch Bohrungen der Klemmsteine 6.6, 68 geführt und durchsetzen im Bereich der Auflagefläche 56 den Endabschnitt 54 mit ihren Schäften 57, 59, wobei sie in entsprechende nicht dargestellte Schraubbohrungen in der Wickelscheibe 34 eingedreht sind, so dass der Endabschnitt mit einer Anpresskraft beaufschlagt wird, mittels der er an der Wickelscheibe 34 fixiert ist.
Des Weiteren wird der Endabschnitt 54 über zumindest einen in die Ausnehmung 52 eingesetzten Klemmkörper 70 abschnittsweise gegen die Auflagefläche 56 und die Übergangsfläche 58 gedrückt, der mit seiner Außenfläche 78 die von der Außenumfangsfläche 48 der Wickelscheibe 34 gebildete archimedische Spirale ergänzt. Der Klemmkörper 70 hat eine sichelartige Gestalt mit einem verjüngten Endbereich 80, der tangential zu einer benachbarten Wicklung 82 verläuft, und eine Klemmfläche 72, mit der er abschnittsweise an den Endabschnitt 54 anliegt und in der zwei Aussparungen 74, 76 zur Aufnahme der Köpfe 63, 65 der Befestigungsmittel 62, 64 sowie der Klemmsteine 66, 68 ausgebildet sind. Der Klemmkörper 70 wird über die benachbarte Wicklung 82 gegen den Endabschnitt 54 gedrückt, so dass der Endabschnitt 54 ebenfalls durch Reibschluss an der Wickelscheibe 34 fixiert ist.
Vorzugsweise entspricht ein maximaler Wickeldurchmesser des Flachrimens 14 auf der Wickelscheibe 34 etwa den zweifachen Wert der minimal einmal umschlungenen Wickelscheibe 34, was den Vorteil hat, das sich eine Bremskraft der Sicherheitseinrichtung 42 bei beispielsweise einem Nothalt aufgrund auftretender Momente maximal verdoppelt und somit eine auf die Vertikalführung 18 bzw. den Stahlbau wirkende äußere Kraft nicht zu groß ist. Dabei hängt die äußere Kraft im Wesentlichen vom variablen, abgespulten Durchmesser der Wickelscheibe 34 und vom Bremsmoment ab, welche die Sicherheitseinrichtung 42 dynamisch aufbringt.
Um bei einer stark reduzierten bzw. fehlender Zugkraft auf den Flachriemen 14, d.h. bei Schlaffband, ein Lösen der einzelnen Wicklungen des Flachriemens 14 zu verhindern, kann am Anlaufpunkt des Flachriemens 14 eine Anpressrolle angeordnet sein, die radial in Richtung der Außenumfangsfläche 48 der Wickelscheibe 34 vorgespannt ist und an der jeweils äußeren Wicklung anliegt.
Gemäß Figur 4, die einen Ansicht des Flachriemens 14 zeigt, weist der Flachriemen 14 zur Aufnahme der Gewichtskraft der Last eine Vielzahl von achsparallel nebeneinander verlaufenden Drahtlitzen 84a, 84b, 84c, ... auf, die von einem Kunststoffmantel 86 umhüllt sind. Die Drahtlitzen 84 bestehen vorzugsweise aus einem Stahl und der Kunststoffmantel 86 aus Polyurethan. Die parallel nebeneinander liegenden Drahtlitzen 84 erlauben eine relativ geringe Flachriemendicke, so dass trotz großer Hublängen und im Vergleich zu bekannten Antriebseinheiten ein geringer maximaler Wickeldurchmesser auf der Wickelscheibe 34 realisiert ist.
Da die Drahtlitzen 84 nicht wie bei herkömmlichen Zugmitteln miteinander verseilt sich, zeichnet sich der Flachriemen 14 ferner durch eine extrem hohe Biegewechselfestigkeit aus. Die hohe Biegewechselfestigkeit hat den Vorteil, dass sehr kleine Aufwickeldurchmesser bzw. Wickeldurchmesser realisierbar sind, so dass selbst bei langen Absenk- bzw. Anhebebewegungen der Last, d. h. bei langen Lasthüben, verhältnismäßig kleine maximale Aufwickeldurchmesser möglich sind.
Der Kunststoffmantel 86 hat den Vorteil, dass der Reibwert zwischen den einzelnen Wicklungen sowie zwischen der Wickelscheibe 34 und einer ersten Wicklung erhöht ist, so dass zum Einen eine Restkraft, die von den Befestigungsmitteln 62, 64 aufzunehmen ist, im Vergleich zu bekannten Prospektzügen verringert ist und zum Anderen aufgrund der Erhöhung des Reibwertes die Anzahl von bisher üblichen zwei bis drei sogenannten Totwicklung auf der Wickelscheibe 34 auf eine Totwicklung reduzierbar ist, um den geltenden Vorschriften und Normen zu genügen. Zusätzlich hat der Kunststoffmantel 86 den Vorteil, dass wegen der Körperschallentkopplung zwischen den Drahtlitzen 84 und der Wickelscheibe 34 bzw. zwischen möglichen Umlenkrollen 26 Abrollgeräusche minimiert sind.
Es ist jedoch auch vorstellbar, in Abhängigkeit von der Gewichtskraft der jeweiligen Last einen Flachriemen 14 mit einem anderen Aufbau zu wählen. So ist es z. B. möglich, Flachriemen ohne Drahtlitzen 84 aus Kevlar oder Flachriemen aus einem kunststoffbeschichteten Federstahlblech zu verwenden.
Die Positionserfassungseinrichtung 40 weist gemäß Figur 2 einen Inkrementalwertgeber 88 zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Last und einen Absolutwertgeber 90 zur Bestimmung der Position der Last auf. Die Positionserfassungseinrichtung 40 ist wie in Figur 1 dargestellt elektromotorseitig angeordnet, wobei der Absolutwertgeber direkt mit einer Elektromotorausgangswelle verbunden ist. Ein realer Ist-Wert der Lastposition, welcher bei der Positionsregelung der Last benötigt wird, wird vorzugsweise über die Gleichung der. Bogenlänge für die archimedische Spirale ausgerechnet. Da sich bei einer Erhöhung der Belastung aufgrund der Kompressibilität des Flachriemens 14 die Geometrie die Flachriemens 14 verändert und somit der effektive Abwickeldurchmesser auf der Wickelscheibe 34 reduziert ist, was eine Verfälschung des Ist-Wert-Signal zur Folge hat, wird zur Positions- bzw. Geschwindigkeitsregelung ein Belastungskorrekturfaktor eingerechnet. Die Erfassung der Belastung kann z. B. über eine Rückführung eines Elektromotorstroms bzw. durch die Einbindung einer Lastmesseinrichtung erfolgen. In die Lastmesseinrichtung kann eine Schlaffbandüberwachung integriert sein. Auf einen Überwickelschutz kann bei diesem Antriebssystem generell verzichtet werden.
Die Positions-Ist-Werterfassung der Last kann durch eine Referenzfahrt bei Inbetriebnahme des Prospektzuges 2 geeicht werden. Eine derartige Referenzfahrt hat den Vorteil, dass eine Geometrieveränderung des Flachriemens 14 bekannt ist und somit Abweichungen bei der Positionserfassung minimiert sind.
Die Erfassung des Positions-Ist-Wertes kann auch bzw. zusätzlich durch eine Messeinrichtung erfolgen, welche nicht direkt rotatorisch mit der Elektromotorausgangswelle verbunden ist. So ist es z. B. vorstellbar, zur Positionserfassung auf den Flachriemen 14 einen absoluten Code, beispielsweise einen Gray- bzw. Barcode aufzutragen, der von einem Sensor gelesen wird und somit die absolute Position der Last direkt bestimmt wird.
Weiterhin kann die Positionserfassung dazu dienen, eine Anpassung einer Beschleunigungs- bzw. Abbremsrampe durch eine Veränderung eines Elektomotorabtriebsmoments in Abhängigkeit des momentan wirksamen Wickeldurchmessers der Wickelscheibe 34 und der Ist-Geschwindigkeit vorzunehmen. Ebenso kann zum Beispiel die Positionserfassungseinrichtung 40 dazu dienen, nach einem Anhalten zur Übernahme der Last von der Sicherheitseinrichtung 42 auf den Elektromotor 28 den vom Elekromotor 32 benötigten Strom genau zu bestimmen, um die Last im Stillstand zu halten.
Die Sicherheitseinrichtung 42 umfasst in der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform drei Bremsen 92, 94, 96, die an einer Niedermomentenseite des Getriebes 30 angeordnet sind. Dabei hat eine mit der Elektromotorausgangswelle in Wirkeingriff stehende Getriebeantriebswelle ein verlängertes Wellenende, auf welchem die Bremsen 92, 94, 96 direkt ohne eigene, bremsinterne Lagerung gelagert sind.
In der dargestellten Ausführungsform sind die Bremsen 92, 94, 96 in Vertikalrichtung unterhalb des Elektromotors 28 angeordnet. Jedoch ist es auch vorstellbar, die Bremsen 92, 94, 96 in Vertikalrichtung oberhalb des Elektromotors 28 anzuordnen, so dass bei einem Defekt des Elektromotors 28 oder des Getriebes 30 evtl. austretende Betriebsflüssigkeiten die Bremsen 92, 94, 96 nicht verschmutzen und diese nicht in Folge eines Nasslaufs an Bremsmoment verlieren.
Eine Bremsung der Last kann über ein positionsabhängig veränderbares Bremsmoment oder aber über ein positionsunabhängiges konstantes Bremsmoment erfolgen. Bei einem veränderbaren Bremsmoment wird das notwendige Bremsmoment in Abhängigkeit vom abgespulten äußeren Wickeldurchmesser der Wickelscheibe 34 berechnet, damit durch die Bremsung die Aufwickeleinrichtung 8 und der Stahlbau nicht zu stark belastet werden. Dabei kann je nach momentanen Wickeldurchmesser der Wickelscheibe 34 die Last mit einer bzw. zwei Bremsen 92, 94 abgebremst werden, so dass in keinem Bremsfall mehr als das doppelte Bremsmoment auf den Stahlbau aufgebracht wird. Die dritte Bremse 94 dient als Redundanz für den Fall, dass eine der beiden Bremsen 92, 94 ausfallen sollte. Dabei wird die dritte Bremse 96 zeitverzögert zu den beiden vorhergehenden Bremsen 92, 94 geschaltet. Ebenso können die Bremsen 92, 94, 96 bremsintern aus mehreren Einzelbremskreisen bestehen, welche je nach dem momentanen'Wickeldurchmesser zu- oder abgeschaltet werden. Weiterhin ist eine Momentenregelung- bzw. Steuerung der Bremsen 92, 94, 96 über einen Bremsenstrom und/oder über eine mechanische Veränderung einer Federvorspannung von Bremsbacken vorstellbar.
Bei einem positionsunabhängigen Bremsmoment werden zwei Bremsen 92, 94 verwendet, die jede für sich das benötigte Bremsmoment beim'maximalen Wickeldurchmesser der Aufwickeleinrichtung 8 aufbringt. Dabei ist die zweite Bremse 94 zur Redundanz vorgesehen und greift zeitverzögert ein.
Die Kompaktheit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 4 erlaubt es, herkömmliche Handkonterzuganlagen unter Beibehaltung bestehender Rastermaße zu maschinisieren. Dabei können, wie beispielhaft in Figur 5 dargestellt, die einzelnen Antriebseinheiten 4a, 4b, 4c, ... bzw. Aufwickeleinrichtung 8 parallel nebeneinander oder in mehreren Ebenen versetzt an der Wand 10 angeordnet sein und an jeweils einem nicht dargestellten Seilkamm 16 angreifen.
Die erfindungsgemäße Antriebseinheit 4 ist noch kompakter ausführbar, wenn auf das Getriebe 30 verzichtet wird. Dies ist insbesondere bei geringen Lasthüben möglich. Ferner ist es vorstellbar, den Elektromotor 28 ohne eine Getriebe 30 als einen elektromechanischen bzw. elektrischen Direktantrieb auszuführen, welcher durch einen Wechselrichter geregelt wird. Zur Reduzierung möglicher Motorengeräusche ist es vorstellbar, die Taktfrequenz trotz damit einhergehender höherer interner Verluste zu erhöhen und oder einen bekannten Filter am Wechselrichter, wie beispielsweise einen Sinusfilter einzusetzen.
Die Kompaktheit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 4 lässt sich weiter verbessern; wenn die Aufwickeleinrichtung 8 eine direkt angeordnete Leistungselektronik aufweist. Dies hat den Vorteil, dass nur ein Leistungsversorgungskabel und eine zusätzliche Steuerleitung, über welche vorzugsweise die Informationen als Bussignal übertragen werden, zum Ansteuern bzw. Betreiben der Antriebseinheit 4 erforderlich sind und ein besonders abgeschirmtes Antriebsversorgungskabel entfällt.
In Figur 1 ist die erfindungsgemäße Antriebseinheit 4 in einen Prospektzug 2 integriert. Es ist jedoch auch vorstellbar, die erfindungsgemäße Antriebseinheit 4 als einen Punktzug auszuführen, wobei an dem Flachriemen 14 unmittelbar die anzuhebende bzw. abzusenkende Last befestigt ist. Dabei kann die Antriebseinheit 4 an einer Bühnenturmwand oberhalb des Schnürbodens 20 befestigt sein, wobei zur Reduzierung des Flächenbedarfs auf dem Schnürboden 20 die Getriebeausgangswelle 32 im Wesentlichen horizontal verläuft. Ebenso kann die Antriebseinheit 4 aufgrund ihrer Kompaktheit und ihres geringen Eigengewichts mobil ausgeführt sein. D. h., die Aufwickeleinrichtung 8 kann ihre Aufstellungsposition auf dem Schnürboden 20 ändern. Als Erleichterung bei einem Transport von einer Position A zu einer Position B ist die Aufwickeleinrichtung 8 mit zumindest zwei Transportrollen ausgerüstet, wobei durch ein leichtes Kippen die Aufwickeleinrichtung 8 diese rollend verfahrbar ist. Anstelle der integrierten Transportrolle ist jedoch auch eine Transporthilfe wie z. B. eine Sackkarre vorstellbar.
Aufgrund der mobilen Ausführung der Aufwickeleinrichtung 8 kann ein normalerweise notwendiges Verziehen des Zugmittels auf dem Schnürboden 20 und die Anbringung bzw. das Versetzen von einer oder mehrerer Umlenkrollen 26 entfallen. Das Wegfallen des Verziehens hat den Vorteil, dass auf eine bekannte Magnetzahnkupplung zur Trennung des Getriebeendschalters 44 vom übrigen Antriebsstrang während des Verziehens verzichtet werden kann. Ebenso entfällt ein bekanntes Setzen eines Notendschalters bzw. Betriebsendschalters jeweils oben bzw. unten nach dem Verziehen des Lastaufnahmemittels. Ferner kann auf eine Endeschalterfunktion Zugmittelende verzichtet werden, da normalerweise als maximaler Hub die Abspullänge des Flachriemens 14 zur Verfügung steht.
Die Anmelderin hält es sich vor, Patentansprüche auf einen derartigen Punktzug zu richten. Weiterhin hält es sich die Anmelderin vor, insbesondere Patentansprüche auf die vorbeschriebenen Bremskonzepte mit variablen bzw. konstanten Bremsmomenten, auf die Relativanordnung der Bremsen zum Elektromotor sowie auf die Ausführung der Antriebseinheit als ein Direktantrieb zu richten.
Offenbart ist eine Antriebseinheit für Hubsysteme, vorzugsweise für den Bereich Bühnentechnik, zum Bewegen einer Last mit einem aufrollbaren Zugmittel, das von einem Antrieb weg in Richtung der Last geführt ist und an dieser mittelbar oder unmittelbar angreift, wobei das Zugmittel ein Flachriemen ist, der auf einer Bobine einer Aufwickeleinrichtung aufwickelbar ist. Offenbart ist des Weiteren ein Prospektzug mit einer derartigen Antriebseinheit, wobei der Flachriemen an einem verfahrbaren Seilkamm angreift.

Bezugszeichenliste:

2: Prospektzug
4: Antriebseinheit
4a: Antriebseinheit
4b: Antriebseinheit
4c: Antriebseinheit
6: Laststange
8: Aufwickeleinrichtung
10: Wand
14: Flachriemen
16: Seilkamm
18: Vertikalführung
20: Schnürboden
22: Leitrolle
24a: Tragseil
24b: Tragseil
24c: Tragseil
24d: Tragseil
26a: Umlenkrolle
26b: Umlenkrolle
26c: Umlenkrolle
26d: Umlenkrolle
26e: Umlenkrolle
26f: Umlenkrolle
28: Elektromotor
30: Getriebe
32: Getriebausgangswelle
34: Bobine/Wickelscheibe
36: Führungsscheibe
38: Führungsscheibe
40: Positionserfassungseinrichtung
42: Sicherheitseinrichtung
44: Getriebeendschalter
45: Lagerbohrung
46: Innenumfangsfläche
48: Außenumfangsfläche
49: Außenumfangsflächenabschnitt

50: Nut
51: Außenumfangsflächenabschnitt
52: Ausnehmung
54: Endabschnitt
56: Auflagefläche
57: Schaft
58: Übergangsfläche
59: Schaft
60: Schulterfläche
62: Befestigungsmittel
63: Kopf
64: Befestigungsmittel
65: Kopf
66: Klemmstein
68: Klemmstein
70: Klemmkörper
72: Klemmfläche
74: Aussparung
76: Aussparung.
78: Außenfläche
80: Endbereich
82: Wicklung
84a: Drahtlitze
84b: Drahtlitze
84c: Drahtlitze
86: Kunststoffmantel
88: Inkrementalwertgeber
90: Absolutwertgeber
92: Bremse
94: Bremse
96: Bremse

Claims

Antriebseinheit für Hubsysteme, vorzugsweise für den Bereich Bühnentechnik, zum Anheben und Absenken einer Last mit einem aufrollbaren Zugmittel (14), das von einem Antrieb weg in Richtung der Last geführt ist und an dieser mittelbar oder unmittelbar angreift, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel (14) zumindest ein Flachriemen ist, der einer Bobine (34) einer Aufwickeleinrichtung aufwickelbar ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei die Bobine eine Wickelscheibe (34) zur Aufnahme des Flachriemens (14) ist, deren axiale Breite im Wesentlichen der Breite des Flachriemens (14) entspricht.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, wobei, die Wickelscheibe (34) fliegend auf einer Abtriebswelle (32) gelagert ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 3, wobei die Wickelscheibe (34) eine Ausnehmung (52) hat, in der ein Endabschnitt (54) des Flachriemens (14) befestigt ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 4, wobei der Endabschnitt (54) an der Wickelscheibe (34) über zumindest ein Befestigungsmittel (62, 64) befestigt ist, das den Endabschnitt (54) durchsetzt.
Antriebseinheit nach Anspruch 4 oder 5, wobei zumindest ein in die Ausnehmung (52) einsetzbarer Klemmkörper (70) vorgesehen ist, der von einer benachbarten Wicklung (82) abschnittsweise klemmend gegen den Endabschnitt (54) pressbar ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 6, wobei der Klemmkörper (70) eine Klemmfläche (72) mit zumindest einer Aussparung (74, 76) für das.Befestigungsmittel (62, 64) hat und mit einer Außenfläche (78) eine Kontur einer Außenumfangsfläche (48) der Wickelscheibe (34) ergänzt.
Antriebseinheit nach Anspruch 7, wobei der Klemmkörper (70) sichelförmig ist und ein verjüngter Endbereich (80) etwa tangential zur benachbarten Wicklung (82) verläuft.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Ausnehmung (52) eine plane Auflagefläche (56) hat, die über eine gekrümmte Übergangsfläche (58) in einen ersten Außenumfangsflächenabschnitt (49) der Wickelscheibe (34) übergeht.
Antriebseinheit nach Anspruch 9, wobei sich die Auflagefläche (56) stufenförmig über eine Schulterfläche (60) zu einem zweiten Außenumfangsflächenabschnitt (51) der Wickelscheibe (34) erstreckt.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Kontur der Außenumfangsfläche (48) der Wickelscheibe (34)in Kombination mit der Außenfläche (78) des Klemmkörpers (70) eine archimedischen Spirale bildet.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein maximaler Wicklungsdurchmesser des Flachriemens (14) auf der Wickelscheibe (34) etwa dem zweifachen Wert der zumindest einmal umschlungenen Wickelscheibe (34) entspricht.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Wickelscheibe (34) zwei Führungsscheiben (36, 38) zur seitlichen Führung des gewickelten Flachriemens (14) hat.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Positionserfasssungseinrichtung (40) zum Erfassen einer Ist-Position der Last.
Antriebseinheit nach Anspruch 14, wobei bei einer Positionserfassung der Last ein Belastungskorrekturfaktor zur Berücksichtigung einer Geometrieveränderung des Flachriemens (14) einrechenbar ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 14 oder 15, wobei zur Positionserfassung ein Code auf dem Flachriemen (14) aufgetragen ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Sicherheitseinrichtung (42) zum Halten der Last mittels eines variablen oder dynamischen Bremsmoments.
Antriebseinheit nach Anspruch 17, wobei die Sicherheitseinrichtung (42) zumindest eine Bremse (92, 94, 96) hat, die in Vertikalrichtung oberhalb der Aufwickeleinrichtung (8) angeordnet ist.
Prospektzug mit einer Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Flachriemen (14) an einem Seilkamm (16) angreift, an dem eine Last über zumindest ein Tragseil (24) aufgehängt ist.
Prospektzug nach Anspruch 19, wobei mehrere Bobinen (8) zum Anheben und Absenken jeweils einer Last parallel nebeneinander angeordnet sind, die jeweils an einem Seilkamm (16) angreifen.
Punktzug mit einer Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei ein Flachriemen (14) unmittelbar an einer Last angreift.