WO2019048282A1 - Freifallwinde - Google Patents

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WO2019048282A1
WO2019048282A1 PCT/EP2018/073042 EP2018073042W WO2019048282A1 WO 2019048282 A1 WO2019048282 A1 WO 2019048282A1 EP 2018073042 W EP2018073042 W EP 2018073042W WO 2019048282 A1 WO2019048282 A1 WO 2019048282A1
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drum
winch
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PCT/EP2018/073042
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Norbert Hausladen
David Führle
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Liebherr-Components Biberach Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a free-fall winch with a drum which is rotatably driven by a winch drive, wherein a freefall brake is provided for braking the drum in free fall operation.
  • Free-fall winches are used in various applications in which the rope wound on the drum of the winch or another pulling or lifting means such as a belt with high speeds over long distances to be unwound or discharged, the drum more or less resistant idle or possibly also with slight braking by the transmission resistors rotated. Such unwinding is sometimes referred to as a "free fall.” At least at the end of free fall, it is necessary to rapidly decelerate the cable reel to allow uncontrolled further unwinding of the rope and, consequently, slack rope on the winch drum and an unclean, confused set picture avoid.
  • Such free-fall winches can be used, for example, in cable dredgers when a compactor mass is dropped onto the ground in free fall for soil compaction.
  • a compactor mass is dropped onto the ground in free fall for soil compaction.
  • the freefall brake must be braked so as not to create a slack rope on the winch drum. This process is cyclically repeated at short intervals, whereby the cooling oil of the free-fall brake and the friction coefficients of the brake body change. Accordingly, the excavator operator must adjust the braking of the free-fall winch again and again.
  • a free-fall winch of the type mentioned initially shows, for example, the document EP 0 538 662 B1, in which the winch drive drives the drum via a two-stage planetary gear, which is accommodated in the interior of the drum.
  • a sun gear of one of the planetary stages can be driven by the winch drive and on the other hand blocked by a holding brake.
  • a planet carrier of one of the planetary stages is brought out via a shaft from the opposite end of the drum to be braked there by a freefall brake, which is supported on the counter-bearing shield.
  • a Kelly winch is known in which during unwinding of the rope, the cable or an associated torque on the Drum is monitored.
  • the winch drive is basically rotatably mounted on the drum, but supported by a hebeiförmige torque arm on the frame, wherein a measuring device detects the load of the torque arm to determine the supported torque.
  • the winch drive is controlled in response to the detected load of the torque arm so that a certain load on the torque arm does not fall below and thus a torque associated with the drum and thus a corresponding residual tension on the rope is maintained to prevent slack rope.
  • the document DE 10 2014 109 918 A1 shows a drill whose drilling tool can be lowered along a mast by a winch.
  • a winch driving hydraulic pump is driven in response to a cable pull force, which is measured by a force measuring bolt on a pulley of the rope.
  • the present invention seeks to provide an improved freefall winch of the type mentioned above, which avoids the disadvantages of the prior art and further develops the latter in an advantageous manner.
  • a stable free-fall operation should be made possible regardless of fluctuations in the lubricant temperature and viscosity and changing friction coefficients of the free-fall brake pads.
  • an overload protection of the winch in free-fall operation and a simple manual deduction operation should be possible.
  • a controlled system for which purpose said control means may comprise a controller module which controls the braking force of the free-fall brake in dependence on the detected torque and a predetermined desired and / or reference variable.
  • the said controller module can in this case take into account, for example, a desired braking torque, and adjust the braking force so that a deviation between the detected torque and the desired desired torque is as small as possible or remains.
  • the said desired braking torque can be predetermined for example by the position of a brake pedal or a brake lever, wherein the actuating force of the free-fall brake is not forcibly controlled by the pedal or leverage force in the sense of a forced coupling between brake actuator and brake pedal.
  • the travel and / or the actuating force with which the brake pedal or the brake lever is actuated is detected and provides the desired desired braking torque, said controller module then adjusts the operating force of the brake so that the actually achieved actual braking torque as close as possible to the desired setpoint torque comes.
  • said controller module can also take into account a drum rotation speed and / or a cable outlet speed and adjust the brake actuating force of the free brake so that a desired drum speed and / or cable outlet speed is maintained with the smallest possible deviation.
  • This can be the actual Drum speed and / or the actual rope drainage speed can be detected by means of a speed detector or a speed detector.
  • the torque can be detected directly on the drive train with which the drum is driven, and / or directly on the free-fall brake and / or directly on an additionally present holding brake, wherein the torque detecting device advantageously directly to said drive train and / or directly the free-fall brake and / or directly associated with the holding brake.
  • the torque detection device can have a torque sensor integrated in the winch drive whose drive shaft is assigned to detect the drive shaft torque of the winch drive.
  • the torque sensor can be arranged in the interior of the motor housing or connected in a rotationally fixed manner to a stub shaft emerging from the motor housing, wherein the torque sensor can, for example, have a torsion measuring the torsion occurring on the drive shaft.
  • a torque sensor may also be associated with a transmission input shaft, which is driven by the winch drive and is part of a transmission. over which the drive movement of the winch drive is transmitted to the drum.
  • Such an arrangement of the torque sensor integrated in the winch drive motor and / or the gearbox can be particularly advantageous if the free-fall brake is assigned to the drive train and / or forms part of the drive train and / or is arranged such that the free-fall brake torque and / or or force transmitting to transmit the driving force or the driving torque of the winch drive to the drum.
  • the free-fall brake can hold a transmission element in normal winch operation and / or set relative to the drum, so that the drive torque of the winch drive is transmitted to the drum while when the free-fall brake is open said transmission element and the drive train between the winch drive and the drum is interrupted.
  • the free-fall brake can hold or release a sun gear or a ring gear of a planetary stage in the manner mentioned in order to transmit or not to transmit the drive movement of the winch drive to the drum.
  • the aforementioned arrangement of the torque sensor on the motor shaft and / or the transmission input shaft is based on the consideration that the sum of all torques on the gearbox, which transmits the drive movement of the winch drive to the drum must be 0, which implies that the measured by the torque sensor Torque at the motor drive shaft and / or the transmission input shaft corresponds to the free-fall braking torque when the free-fall brake provides a corresponding braking torque in free-fall operation.
  • a torque sensor can be arranged on a holding brake in order to determine the reaction torque of the holding brake, which is induced in free-fall operation on the holding brake.
  • the said holding brake can be rotatably supported on itself and be supported by a support element, so that the induced reaction torque can be determined by a force meter associated with this support element or a torque sensor associated with the support element.
  • the winch drive connected to the said Haitebremse in particular be secured to the supported by said support member part of the holding brake, so that the reaction force or the reaction torque to the support of the holding brake both with the holding brake and when the holding brake is open the desired torque signal provides.
  • the torque sensor reproduces the reaction torque induced via the motor, which is introduced into the supported part of the holding brake.
  • a torque sensor can also be assigned directly to the free-fall brake in order to directly detect the braking torque provided by the free-motion brake.
  • the freefall brake can be rotatably mounted on itself and supported by a support against rotation.
  • the abovementioned support is associated with the torque sensor, for example in the form of a dynamometer, in order to determine the free-fall braking torque from the reaction force or the reaction torque at the support.
  • the torque to be detected can also be detected on one of the two end shields of the free fall winch and be used to control or regulate the free fall brake.
  • the free-fall brake is no longer supported rotatably as previously customary on the counter bearing plate, but arranged inside the drum between the drum and winch drive and holding brake.
  • the free-fall brake between winch drive and holding brake on the one hand and drum on the other hand be arranged such that when the open-fall brake drum is disconnected from the winch drive and the holding brake and can rotate with respect to the winch drive and the holding brake idle.
  • the freefall brake is arranged such that always at least a part of the freefall brake rotates with the drum and / or with the winch drive.
  • one half of the freefall brake can be rotatably connected to the cable drum and the other half of the freefall brake rotatably connected to a transmission element of the transmission, so that at both open and closed freefall brake always at least part of the freefall brake with the drum co-rotating is trained.
  • the non-rotatable connection of a free-fall brake hoses with the cable drum can be done by directly attaching to the cable drum or by indirectly attaching a rotatably connected to the cable drum intermediate part.
  • the said freefall brake is accommodated inside the drum mantle of the drum and fixed with a freefall brake outer part on the drum shell or a shell attachment rigidly connected thereto, so that said freefall brake outer part always rotates with the drum shell. Due to the arrangement in the interior of the drum shell, the freefall brake can run in an oil bath or cooling fluid bath provided there, which advantageously can also be used to lubricate and / or cool the transmission if the transmission advantageously simultaneously Inside the drum shell is added. This allows a particularly efficient cooling of the free-fall brake can be achieved.
  • Said transmission via which the winch drive drives the drum, may advantageously comprise a single or multi-stage planetary gear, which may be accommodated in the interior of the drum.
  • a free-wheeling brake inner member may advantageously be non-rotatably connected to a planetary gear member to rotate with said planetary gear member. Depending on the design of the planetary gear, these may be different planetary gear elements.
  • the free-fall brake may advantageously be actuated via an actuating unit, i. dissolved and / or determined, which can be arranged on a side opposite the winch drive and / or the holding brake side of the drum.
  • an actuating unit i. dissolved and / or determined, which can be arranged on a side opposite the winch drive and / or the holding brake side of the drum.
  • said actuating unit is rotatably supported on a counter-bearing plate and / or rotatable in itself, so that at least part of said actuator unit is freely rotatable with respect to the counter-bearing plate even when the free-fall brake is applied.
  • no torque is transmitted to the abovementioned abutment plate or supported thereon.
  • the actuating unit can also be axially supported on the drum itself.
  • the said actuating unit extends at least partially, preferably with a predominant part within the drum.
  • Said free-fall brake can be advantageously designed as a multi-disc brake, wherein a first set of disks can be rotatably attached to the drum and a second set of disks rotatably with a transmission element can be connected.
  • the interlocking Lameflen alternatives can advantageously be arranged transversely, in particular perpendicular to the axis of rotation of the drum and / or received in the interior of the drum shell.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a free-fall winch according to an advantageous embodiment of the invention, in which a torque sensor is integrated in the winch drive and in dependence of the detected torque, the force of the free-parking brake is regulated,
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a free-fall winch according to a further advantageous embodiment of the invention, in which a torque sensor is associated with a holding brake and detects the reaction torque on a holding brake, wherein the partial view (a) shows a longitudinal section of the free-fall winch and the partial view (b) Front view of the support lever of the holding brake and the load cell associated therewith,
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a free-fall winch according to a further advantageous embodiment of the invention, in which a torque sensor is associated with a holding brake and detects the reaction torque on a holding brake, wherein the partial view (a) shows a longitudinal section of the free-fall winch and the partial view (b) Front view of the support lever of the holding brake and the load cell associated therewith, wherein in comparison to FIG. 2, the motor is not stationarily mounted independently, but is secured to the supported part of the holding brake,
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of a free-fall winch according to a further advantageous embodiment of the invention, wherein a torque sensor directly associated with the free-fall brake, wherein the partial view (a) shows a longitudinal section through the free-fall winch and the partial view (b) shows a plan view of the support lever of the free-fall brake, which is associated with a load cell for detecting the reaction torque,
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a free-fall winch according to a further advantageous embodiment of the invention, in which a torque sensor is associated with a holding brake and detects the reaction torque on a holding brake, wherein the partial view (a) shows a longitudinal section of the free-fall winch and the partial view (b) Front view of the support lever of the holding brake and the load cell associated therewith, wherein the holding brake is arranged on the opposite side of the motor winch and connected through a hollow shaft with the transmission input shaft and the engine output shaft,
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of a free-fall winch according to a further advantageous embodiment of the invention, wherein the torque sensor is assigned to a bearing plate of the winch, which the free-fall braking torque and / or a reaction torque induced thereby is initiated, and
  • Fig. 7 is a schematic sectional view of a free-fall winch according to an advantageous embodiment of the invention with a non-stationary free-fall brake.
  • the free-fall winch 1 comprises a drum 2, which has an approximately cylindrical drum shell 3, on which a cable 4 can be wound up.
  • said drum casing 3 can have rope grooves on its outside in order to wind the cable 4 in a controlled manner on the drum 2.
  • Said drum shell 3 is laterally or at its ends in each case by a flanged wheel 5 bordered, which extend transversely to the longitudinal axis of the Trommelmantefs 3 and project beyond the outer dimension.
  • the drum 2 is rotatably mounted parallel to the longitudinal axis of the cylindrical drum shell 3.
  • a pair of end shields 6 and 7 may be provided, on which the drum 2 is rotatably mounted.
  • the end shields 6 and 7 themselves are mounted on a base structure on which the winch is to be used, for example the superstructure of a cable excavator.
  • the winch further comprises a winch drive 8, for example in the form of an electric motor or a hydraulic motor, which is arranged on one side of the drum 2, for example, outside the bearing plate 6 provided there and stored stationary, for example, can be supported on the said bearing plate.
  • a winch drive 8 for example in the form of an electric motor or a hydraulic motor, which is arranged on one side of the drum 2, for example, outside the bearing plate 6 provided there and stored stationary, for example, can be supported on the said bearing plate.
  • the winch drive 8 can thereby rotationally drive the drum 2 via a gear 9, said gear 9 advantageously comprising a planetary gear which can be of one or more stages.
  • said gear 9 may be accommodated in the interior of the drum shell 3, so that the winch drive 8 and the majority of the gear 9 extend on opposite sides of the bearing plate 6.
  • the winch drive 8 drive a sun gear arranged in the interior of the drum shell 3 planetary stage
  • the planet carrier may be coupled to the sun gear of another planetary stage.
  • the planetary gear 2 or 3 or more planetary stages have to achieve the desired transmission ratio.
  • a holding brake 10 which can engage the winch drive 8.
  • the holding brake 10 on the said gear 9th For example, the holding brake 10 acting on the motor shaft, which are connected on one side with the sun gear of the aforementioned planetary stage and connected on the opposite side to the holding brake 10 can.
  • Said holding brake 10 may be, for example, a multi-disc brake, which is detectable by a biasing device, for example in the form of a spring device and releasable by pressure medium.
  • the free fall winds further comprises a free-fall brake 1 1, which may be arranged for example on the opposite side of the winch drive 8 of the drum 2 in the interior of the drum 2.
  • the free-fall brake 1 1 can be advantageously coupled to a transmission element of the transmission 9 in order to hold or release this transmission element, so that the drum 2 is coupled via the gear 9 with the winch drive 8 or against this idle rotation.
  • the free-fall brake 1 1 block or hold a transmission element.
  • a sun gear of the planetary gear or a ring gear of the planetary gear can be held or blocked on the abutment plate 7, so that the transmission element can no longer rotate and the drive movement is transmitted to the drum.
  • the counter-bearing plate 7 receives the corresponding torque. If the said sun gear or ring gear is released, the planetary gear can spin, so to speak, and the drum can be idle relative to the engine, in which only the rotational resistance of the transmission must be overcome.
  • said gear member for example, said sun gear or said ring gear may be retained on the drum 2 itself so as to rotate with the drum 2 when the free-fall brake 11 closed is.
  • said gear member for example, said sun gear or said ring gear may be retained on the drum 2 itself so as to rotate with the drum 2 when the free-fall brake 11 closed is.
  • FIG. 1 - shows, for example, Fig. 7.
  • the freewheel brake 11 couples said gear 9 with the drum 2, so that the freefall brake 11 in the power flow between winch drive 8 and drum 2 is arranged.
  • said free-fall brake 11, as shown in FIG. 7, can connect a transmission element of the transmission 9 to the drum 2 so that when the free-wheel brake 11 is closed, said transmission element can drive the drum 2 and, when the free-wheel brake 11 is open, the drum 2 is uncoupled from the transmission 9 while idling can be.
  • the freewheel brake 11 can couple a ring gear 12 of the planetary gear with the drum shell 3, so that - with open freewheel brake 11 - a part of the freewheel brake 11 rotates with the drum shell 3 and the other part of the freewheel brake 11 rotates with the ring gear 12, if the said ring gear 12 rotates.
  • said ring gear 12 may comprise a cylindrical extension 12 a, which may act as a brake carrier and may be rotatably supported on the drum shell 3.
  • a Frerfallbremseninnenteil 11 i may be rotatably attached to said ring gear cylinder 12a, while a free-vibration outer part 11a may be rotatably attached to the inner shell side of the drum shell 3 or a rigidly connected intermediate part.
  • the freewheel brake 11 can advantageously be designed as a multi-disk brake, the two interleaved disk sets of which are arranged transversely to the axis of rotation of the drum 2.
  • a first set of blades can be fixed in rotation on the inside of the drum shell 3, while a second set of disks is non-rotatably coupled to the ring gear 12 or another transmission element.
  • the free-fall brake 11 can be accommodated completely inside the drum shell 3.
  • the free-fall brake 11 can be operated by an actuator 13, i. dissolved and / or determined, which may advantageously also extend at least predominantly in the interior of the drum shell 3.
  • Said actuator 13 may comprise a biasing means 14 which sets the free-fall brake 11 under bias.
  • Said biasing means 14 may, for example, comprise a spring means which can axially bias the blades of the free-fall brake 11, cf. Fig. 1.
  • a pressure means for releasing the bias voltage may include a piston-cylinder unit 15 which is coupled on the one hand with the free-fall brake inner part 11 i and on the other hand with the free-fall outer part 11a to clamp the two brake parts against each other or from each other, the direction of action of the piston-cylinder unit 15, for example axially, that is, can be substantially parallel to the axis of rotation of the drum 2.
  • Said piston-cylinder unit 15 can likewise be accommodated at least partially in the interior of the drum 2. Regardless of this, the piston-cylinder unit 15 can be rotatably mounted relative to the drum 2 and / or axially supported thereon, so that braking forces are supported directly on the drum 2, cf. Fig. 7. In particular, the counter-end shield 7 remains free to rotate regardless of whether the free-fall brake 11 is detected or released. The counter-end shield 7 does not need to absorb reaction moments, even if the free-fall brake is braked.
  • said free-fall brake 11 In normal lifting operation, said free-fall brake 11 remains closed, so that the winch drive 8 can drive the transmission 9 designed as a planetary gear, wherein the rotational movement of the gear 9 is applied to the drum 2.
  • the free-fall brake 11 rotates in normal Hubstanding. Winding operation with the rotational speed of the drum 2, so that the fins of the free-fall brake 11 circulate in the oil bath, which may be provided inside the drum 2 to lubricate the transmission 9.
  • the inner and outer parts of the free-fall brake 11 can be provided with a groove, through which the oil or the cooling fluid can better flush the free-fall brake.
  • the free-fall brake 11 can also be supported standing on the counter-bearing plate, as will be explained.
  • the free-fall brake 11 is released.
  • the winch drive 8 and / or the holding brake 10 is braked, so that the input shaft of the transmission 9 is fixed.
  • the drum 2 can still rotate, since the dissolved sunken or ring gear is decoupled from the drum shell 3 by the released free-fall brake 11.
  • the input side of the transmission 9 connected to the winch drive 8 has a torque corresponding to the braking torque of the free-fall brake 11, so that a torque induced by the free-fall braking torque can also be measured on the engine side.
  • a detection device for detecting the torque in the winch drive 8 may be integrated, wherein the detection device 20, for example, may have a torque sensor 21, sitting on the motor shaft or the motor shaft circumferentially at least partially surrounded.
  • a measuring element can also be arranged in the interior of the drive shaft when the drive shaft is hollow or has a corresponding cavity.
  • the torque sensor 21 may also be located at the interface between the motor shaft and the transmission input shaft.
  • the detected by the torque sensor 21 actual torque is supplied to a control device 30, by means of which the operation of the free-fall brake 11 is controlled or adapted.
  • said control means may comprise a regulator 31 30 which so adjusts the force applied by the actuator 13 braking force in dependence on the detected actual torque that the bewirk of the free-fall brake 11 »msmoment close as possible to the desired target torque zoom occurs.
  • the desired desired braking torque can be specified by a brake pedal or a brake lever whose travel and / or operating force can be sensed.
  • a further reference variable can be supplied, for example in the form of a target speed of the winch, with the drum 2 in the free fall operation unwinds the rope.
  • the controller 31 may be the
  • Actuate control device 13 so that the achieved speed of the desired speed comes as close as possible.
  • the influence of the oil viscosity and the change in the coefficients of friction of the free-fall brake 11 can be reduced or, at best, completely eliminated.
  • the manual intervention of the machine operator can be eliminated, in particular to the effect that the brake pedal does not have to be pressed more or less vigorously.
  • a control signal "free fall" can be entered, for example via a touchscreen, whereupon the free fall winch operates in free fall and the controller 31 adjusts the desired braking force to achieve a desired takeoff speed or drum speed Towards the end of the desired free fall to slow the winds again.
  • the actual torque used for the control can also be detected on the holding brake 10.
  • the holding brake 10 rotatably on stored, but supported by a support 40 against rotation, cf. Fig. 2.
  • the support 40 which intercepts the rotation of the holding brake 10 in free-fall operation, may be associated with a torque sensor 21, for example in the form of a load cell to detect the load on the support 40 and thus the induced torque.
  • the winch drive 8 can be stored stationary, for example, be firmly supported on the bearing plate.
  • the actual value of the torque detected on the holding brake 10 is fed to the control device 30, in particular its regulator 31, in a manner similar to that described for FIG. 1, in order to regulate the free-fall braking operation.
  • Fig. 3 shows a similar embodiment as shown in FIG. 2, wherein also here the actual value of the torque is detected on the holding brake 10.
  • the holding brake 10 is in turn rotatably mounted, but supported by a support 40, so that the torque acting on the holding brake can be detected by detecting the load of the support arm.
  • the winch drive 8 is not stationarily mounted, but instead fixed in a rotationally fixed manner to the holding brake 10, more precisely on the stationary part of the holding brake 10, which in the above-described manner passes through the Support 40 is supported against rotation.
  • the advantage of the embodiment according to FIG. 3 is that both with the holding brake 10 closed and with the holding brake 10 open, the induced torque can be measured. Since the winch drive 8 is supported on the holding brake 10, the torque applied by the motor or winch drive 8 is likewise intercepted via the support 40 and measured by the associated torque sensor 21.
  • the torque to be detected can also be measured directly on the free-fall brake 11 itself.
  • the free-fall brake 11 can for this purpose rotatably mounted, but - as previously the holding brake 10 - are supported by a support 40 against rotation.
  • the forces acting on the support 50 forces can be detected by means of a load cell, so that the arrangement of load cell and support 50 forms the torque sensor 21.
  • the torque signal obtained at the free-fall brake 11 can be supplied to the governor 31 in an analogous manner as described above in order to regulate the operation of the free-fall brake in the desired manner and to actuate the actuating device 13 thereof.
  • the holding brake 10 described above can also be arranged on the side of the free-fall brake 11.
  • the motor shaft of the winch drive 8, the stationary or rotationally fixed, in particular can be attached to the bearing plate 6, and / or the input shaft of the transmission 9 is guided via a hollow shaft on the opposite side of the winch and there connected to the holding brake 10, see. Fig. 5.
  • the holding brake 10 can be rotatably mounted in a similar manner as before in the embodiment of FIG. 2 and supported by a support 40 against rotation.
  • the torque sensor 21 associated with the support 40 which may comprise, for example, the load cell shown in FIG. 5 (b), detects the load on the support 40 and thus the torque induced on the holding brake 10.
  • the corresponding torque signal can be supplied to the controller 31 in an analogous manner, as described above.
  • Fig. 6 shows a further embodiment, according to which a torque can also be measured on one of the two end shields 6 and 7, wherein in the drawn in Fig. 6 embodiment, the bearing plate 6, the torque sensor 21 is associated.
  • the winch drive 8 and / or the holding brake 10 are rotatably mounted on said bearing plate 6, so that on the holding brake 10 and / or on the winch drive 8 induced torques on the bearing plate. 6 cause a corresponding reaction torque that can be measured by the torque sensor 21.
  • the bearing plate in the manner shown in Fig. 6 (b) can be mounted to be pivotable and supported by a load cell and secured against rotation. More specifically, said load cell may be associated with one of the bearings to measure the acting load induced by a torque acting on the end shield 6.
  • the torque signal provided by the torque sensor 21 in the form of the load cell shown can in turn be supplied to the controller 31 in the manner already described.
  • Too high free-fall braking torque is detected and the free-fall brake is controlled.
  • a support mode for pulling off the rope with manual force e.g. in handling work (engine drives when pulling off) can be set up.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freifallwinde mit einer Trommel, die von einem Windenantrieb rotatorisch antreibbar ist, wobei eine Freifallbremse zum Abbremsen der Trommel im Freifallbetrieb vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wird mittels einer Erfassungseinrichtung ein an der Freifallwinde wirkendes Drehmoment, das vom Freifallbremsmoment abhängt, erfasst und von einer Steuereinrichtung eine Bremsstellkraft, mit der die Freifallbremse betätigt wird, in Abhängigkeit des erfassten Drehmoments gesteuert bzw. angepasst.

Description

Freifallwinde
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freifallwinde mit einer Trommel, die von einem Windenantrieb rotatorisch antreibbar ist, wobei eine Freifallbremse zum Abbremsen der Trommel im Freifallbetrieb vorgesehen ist.
Freifallwinden werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, bei denen das auf der Trommel der Winde aufgewickelte Seil bzw. ein anderes Zug- bzw. Hubmittel wie beispielsweise ein Gurt mit hohen Geschwindigkeiten über längere Strecken abgespult bzw. abgelassen werden soll, wobei die Trommel mehr oder minder widerstandslos im Leerlauf oder ggf. auch unter leichter Bremsung durch die Getriebewiderstände rotiert. Ein solches Abspulen wird bisweilen als„freier Fall" bezeichnet. Dabei ist es zumindest am Ende des freien Falles notwendig, die Seiltrommel reiativ rasch abzubremsen, um ein unkontrolliertes weiteres Abspulen des Seils und damit einhergehend Schlaffseil auf der Windentrommel und ein unsauberes, wirres Setibild zu vermeiden.
Solche Freifallwinden können beispielsweise bei Seilbaggem eingesetzt werden, wenn zum Bodenverdichten eine Verdichtermasse im freien Fall auf den Boden fallengelassen wird. Hierzu werden beispielsweise bei an Trommeln verwendeten Planetengetrieben einzelne Planetenstufen entkoppelt, so dass die Verdichterlast mit möglichst hoher Fallenergie auf den Boden gelangt. Kurz vor dem Auftreffen auf den Boden muss jedoch die Freifallbremse angebremst werden, um kein Schlaffseil auf der Windentrommel entstehen zu lassen. Dieser Vorgang wird in kurzen Abständen zyklisch wiederholt, wodurch sich das Kühlöl der Freifallbremse und die Reibwerte der Bremskörper verändern. Dementsprechend muss der Baggerführer das Einbremsen der Freifalfwinde immer wieder neu anpassen.
Ebenso wird beim Arbeiten mit einer Schleppschaufel diese durch Drehung des Seilbagger-Oberwagens - ähnlich dem Auswerfen eines Angelhakens mit einer Angel - in einen Baggersee geworfen, um z.B. Kies zu fördern. Beim Auftreffen der Schlepperschaufel auf die Wasseroberfläche muss die zuvor freigeschaltete Trommel eingebremst werden, um Schlaffseil zu vermeiden.
Bei Schlitzwandgreifem, mittels derer sehr tiefe Fundamente gegraben werden, erfolgt das Ablassen des Greifers mit hoher, kontrollierter Fallgeschwindigkeit, wobei hier schon während des Ablassens zum Kontrollieren der Fallgeschwindigkeit diese durch Anbremsen der Freifallbremse kontrolliert werden muss. Auch hier kommt es durch eine Erwärmung des Systems und eine Veränderung der Reibwerte der Bremskörper dazu, dass die Bremskraft der Freifallbremse nachjustiert werden muss, um das Seil mit dem daran angelenkten Greifer mit gewünschter Geschwindigkeit abzulassen und dabei eine gewissen Seilspannung aufrecht zu erhalten.
Auch bei diversen Handlingsarbeiten ist es wünschenswert, das Seil von der Freifallwinde leichtgängig von Hand abziehen zu können, beispielsweise um das Seil an verschiedenen Gerätschaften zu befestigen. Dabei müssen auch bei geöffneter Freifallbremse Reibungskräfte im Inneren der Winde beispielsweise im Bereich eines Getriebes, über das der Windenantrieb die Trommel antreibt, und im Bereich der Freifallbremse selbst überwunden werden. Insbesondere bei kaltem Schmiermittel mit entsprechend hoher Viskosität ist dies händisch kaum machbar, so dass eine Unterstützung durch den Windenantrieb wünschenswert wäre, wobei diese Antriebsunterstützung des händischen Abziehens in der benötigten Größe jedoch von der Temperatur des Schmiermittels abhängt. Während bei kaltem Schmiermittel eine stärkere Unterstützung benötigt wird, kann eine motorische Abzugsunterstützung in derselben Stärke bei erwärmtem Schmiermittel mit nur noch niedriger Viskosität zu einem unerwünscht schnellen Abspulen führen.
Eine Freifallwinde der eingangs genannten Art zeigt beispielsweise die Schrift EP 0 538 662 B1 , bei der der Windenantrieb die Trommel über ein zweistufiges Planetengetriebe antreibt, das im Inneren der Trommel aufgenommen ist. Ein Sonnenrad einer der Planetenstufen kann dabei von dem Windenantrieb angetrieben und andererseits von einer Haltebremse blockiert werden. Ein Planetenträger einer der Planetenstufen ist über eine Welle aus dem gegenüberliegenden Ende der Trommel herausgeführt, um dort von einer Freifallbremse gebremst werden zu können, die sich am Gegenlagerschild abstützt.
Ferner sind auch Freifallwinden bekannt, die mit nur einer Bremse arbeiten und die Haltebremse gleichzeitig als Freifallbremse nutzen. Die DE 3 223 632 C2 zeigt beispielsweise eine Freifallbremse, deren Trommel von einem Hydraulikmotor über ein zweistufiges Planetengetriebe angetrieben wird, wobei das für beide Planetenstufen gemeinsame Hohlrad mit einem Bremsschild verbunden ist, an dem die direkt auf die Bordscheibe der Seiltrommel einwirkende Trommelbremse befestigt ist. Bei geschlossener Bremse wird das Drehmoment über die Bremse auf die Seiltrommel übertragen und damit die Verbindung zwischen Motor und Seiltrommel erreicht, während bei geöffneter Bremse das Planetengetriebe von der Seiltrommel abgekoppelt wird. Das beschriebene Kühlproblem besteht bei dieser Bremsenanordnung jedoch weiter. Zudem müssen zum Festhalten der Seiltrommel im Lastbetrieb, beispielsweise beim Festhalten einer angehobenen großen Last, hohe Bremskräfte aufgebracht werden, die über die Bordscheibe, an der die Bremse angreift, auf den Trommelmantel übertragen werden müssen.
Aus der Schrift DE 101 16 342 C2 ist eine Kelly-Winde bekannt, bei der beim Abspulen des Seils der Seilzug bzw. ein damit einhergehendes Drehmoment an der Trommel überwacht wird. Hierzu ist der Windenantrieb grundsätzlich drehbar an der Trommel gelagert, aber über eine hebeiförmige Drehmomentstütze am Gesteil abgestützt, wobei eine Messeinrichtung die Belastung der Drehmomentstütze erfasst, um das abgestützte Drehmoment zu bestimmen. Der Windenantrieb wird in Abhängigkeit der erfassten Belastung der Drehmomentstütze so angesteuert, dass eine gewisse Belastung der Drehmomentstütze nicht unterschritten und somit ein damit einhergehendes Drehmoment an der Trommel und damit korrespondierend eine Restzugkraft am Seil aufrecht erhalten wird, um Schlappseil zu verhindern.
Weiterhin zeigt die Schrift DE 10 2014 109 918 A1 ein Bohrgerät, dessen Bohrwerkzeug entlang eines Masts durch eine Winde abgelassen werden kann. Eine die Winde antreibende Hydraulikpumpe wird dabei in Abhängigkeit einer Seilzugkraft angesteuert, die mittels eines Kraftmessbolzens an einer Umlenkrolle des Seils gemessen wird.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Freifallwinde der eingangs genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll unabhängig von Schwankungen in der Schmiermitteltemperatur und -Viskosität und sich verändernden Reibwerten der Freifallbremsbeläge ein stabiler Freifallbetrieb ermöglicht werden. Ferner soll vorteilhafterweise ein Überlastschutz der Winde im Freifallbetrieb sowie ein einfacher Handabzugsbetrieb ermöglicht werden.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Freifallwinde gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 20 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wird also vorgeschlagen, an der Freifallwinde im Freifallbetrieb wirkende Drehmomente zu erfassen und in Abhängigkeit hiervon die Stellkraft der Freifallbremse anzupassen. Durch die Berücksichtigung des tatsächlich wirkenden, aktuellen Drehmoments an der Freifallwinde können Stör- bzw. Einflussgrößen, die den Freifallbetrieb in unerwünschter Weise beeinflussen, kompensiert und ein stabiler Freifallbetrieb erreicht werden. Erfindungsgemäß wird mittels einer Erfassungseinrichtung ein an der Freifallwinde wirkendes Drehmoment, das vom Freifallbremsmoment abhängt, erfasst und von einer Steuereinrichtung eine Bremsstellkraft, mit der die Freifallbremse betätigt wird, in Abhängigkeit des erfassten Drehmoments gesteuert bzw. angepasst. Insbesondere kann hierdurch bei sich verändernder Schmiermitteltemperatur und -Viskosität oder nachlassenden Reibwerten der Freifallbremse die Betätigungskraft nachgesteuert werden, um ein gewünschtes Niveau des Freifallbremsmoments aufrecht zu erhalten.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird hierbei eine Regelstrecke aufgebaut, wozu die genannte Steuereinrichtung einen Reglerbaustein umfassen kann, der die Bremsstellkraft der Freifallbremse in Abhängigkeit des erfassten Drehmoments und einer vorgebbaren Soll- und/oder Führungsgröße regelt. Der genannte Reglerbaustein kann hierbei beispielsweise ein Sollbremsmoment berücksichtigen, und die Bremsstellkraft so einregeln, dass eine Abweichung zwischen dem erfassten Drehmoment und dem gewünschten Sollmoment möglichst klein wird bzw. bleibt. Das genannte Sollbremsmoment kann dabei beispielsweise von der Stellung eines Bremspedals oder eines Bremshebels vorgegeben werden, wobei die Betätigungskraft der Freifallbremse nicht mehr von der Pedal- bzw. Hebelkraft zwangsgesteuert im Sinne einer Zwangskoppelung zwischen Bremsaktor und Bremspedal ist. Der Stellweg und/oder die Stellkraft, mit der das Bremspedal oder der Bremshebel betätigt wird, wird erfasst und gibt das gewünschte Sollbremsmoment vor, wobei der genannte Reglerbaustein die Betätigungskraft der Bremse dann so einregelt, dass das tatsächlich erzielte Ist- Bremsmoment möglichst nahe an das gewünschte Soll-Drehmoment kommt.
Alternativ oder zusätzlich kann der genannte Reglerbaustein als Führungsgröße auch eine Trommeldrehgeschwindigkeit und/oder eine Seilablaufgeschwindigkeit berücksichtigen und die Bremsstellkraft der Freifalibremse so einregeln, dass eine gewünschte Trommeldrehzahl und/oder Seilablaufgeschwindigkeit mit möglichst kleiner Abweichung eingehalten wird. Hierzu kann die tatsächliche Trommeldrehzahi und/oder die tatsächliche Seilablaufgeschwindigkeit mittels eines Drehzahlerfassers oder eines Geschwindigkeitserfassers erfasst werden.
Um eine möglichst exakte Erfassung des von der Freifallbremse induzierten Drehmoments zu gewährleisten, kann das Drehmoment direkt am Antriebsstrang, mit dem die Trommel angetrieben wird, und/oder direkt an der Freifallbremse und/oder direkt an einer zusätzlich vorhandenen Haltebremse erfasst werden, wobei die Drehmomenterfassungseinrichtung vorteilhafterweise direkt dem genannten Antriebsstrang und/oder direkt der Freifallbremse und/oder direkt der Haltebremse zugeordnet sein kann.
Insbesondere kann die Drehmomenterfassungseinrichtung einen in den Windenantrieb integrierten, dessen Antriebwelle zugeordneten Drehmomentsensor zum Erfassen des Antriebswellendrehmoments des Windenantriebs aufweisen. Beispielsweise kann der Drehmomentsensor im Inneren des Motorgehäuses angeordnet oder an einem aus dem Motorgehäuse heraustretenden Wellenstumpf drehfest angeschlossen sein, wobei der Drehmomentsensor beispielsweise einen Torsionsmesser zum Messen der an der Antriebswelle auftretenden Torsion aufweisen kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein solcher Drehmomentensensor auch einer Getriebeeingangswelle zugeordnet sein, die von dem Windenantrieb angetrieben wird und Teil eines Getriebes ist. über das die Antriebsbewegung des Windenantriebs auf die Trommel übertragen wird.
Eine solche in den Windenantriebsmotor und/oder das Getriebe integrierte Anordnung des Drehmomentsensors kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die Freifallbremse dem Antriebsstrang zugeordnet ist und/oder einen Teil des Antriebsstrangs bildet und/oder so angeordnet ist, dass die Freifallbremse drehmoment- und/oder kraftübertragend ist, um die Antriebskraft bzw. das Antriebsmoment des Windenantriebs auf die Trommel zu übertragen. Beispielsweise kann die Freifallbremse ein Getriebeelement im normalen Windenbetrieb festhalten und/oder relativ zur Trommel festsetzen, so dass das Antriebsmoment des Windenantriebs auf die Trommel übertragen wird, während bei geöffneter Freifallbremse das besagte Getriebeelement freigegeben und der Antriebsstrang zwischen Windenantrieb und Trommel unterbrochen ist.
Beispielsweise kann bei Ausbildung des genannten Getriebes als Planetengetriebe die Freifallbremse ein Sonnenrad oder ein Hohlrad einer Planetenstufe in der genannten Weise festhalten oder freigeben, um die Antriebsbewegung des Windenantriebs auf die Trommel zu übertragen oder nicht zu übertragen.
Der genannten Anordnung des Drehmomentsensors an der Motorweile und/oder der Getriebeeingangswelle liegt dabei die Überlegung zugrunde, dass die Summe aller Drehmomente am Getriebe, das die Antriebsbewegung des Windenantriebs auf die Trommel überträgt, 0 sein muss, woraus folgt, dass das von dem Drehmomentsensor gemessene Drehmoment an der Motorantriebswelle und/oder der Getriebeeingangswelle dem Freifallbremsmoment entspricht, wenn die Freifailbremse im Freifallbetrieb ein entsprechendes Bremsmoment bereitstellt.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Drehmomentsensor an einer Haltebremse angeordnet werden, um das Reaktionsmoment der Haltebremse zu bestimmen, das im Freifallbetrieb an der Haltebremse induziert wird. Hierzu kann die genannte Haltebremse an sich drehbar gelagert und durch ein Abstützelement abgestützt sein, so dass durch einen diesem Abstützelement zugeordneten Kraftmesser bzw. ein dem Abstützelement zugeordneten Drehmomentsensor das induzierte Reaktionsmoment bestimmt werden kann.
Vorteilhafterweise kann hierbei der Windenantrieb mit der genannten Haitebremse verbunden, insbesondere an dem durch das genannte Abstützelement abgestützten Teil der Haltebremse befestigt sein, so dass die Reaktionskraft bzw. das Reaktionsmoment an der Abstützung der Haltebremse sowohl bei geschlossener Haltebremse als auch bei geöffneter Haltebremse das gewünschte Drehmomentsignal bereitstellt. Ist die Haltebremse geöffnet, gibt der Drehmomentsensor das über den Motor induzierte Reaktionsmoment, das in den abgestützten Teil der Haltebremse eingeleitet wird, wieder. Alternativ oder zusätzlich zu einem Drehmomentsensor an der Haltebremse und/oder an dem Windenantrieb und/oder an dem Getriebe kann ein Drehmomentsensor auch direkt der Freifallbremse zugeordnet sein, um direkt das von der Freifalibremse bereitgestellte Bremsmoment zu erfassen. Hierzu kann die Freifailbremse an sich drehbar gelagert und durch eine Abstützung gegenüber Verdrehung abgestützt werden. Der genannten Abstützung wird der Drehmomentsensor beispielsweise in Form eines Kraftmessers zugeordnet, um aus der Reaktionskraft bzw. dem Reaktionsmoment an der Abstützung das Freifall- Bremsmoment zu bestimmen.
Alternativ oder zusätzlich kann das zu erfassende Drehmoment auch an einem der beiden Lagerschilde der Freifallwinde erfasst werden und zur Steuerung bzw. Regelung der Freifallbremse verwendet werden.
Auch wenn durch die Erfassung der von der Freifallbremse induzierten Drehmomente an der Winde und deren Berücksichtigung beim Ansteuern der Stellkraft der Freifallbremse unerwünschte Einflüsse wie Temperatur- und Viskositätsänderung des Kühlmittels der Winde kompensiert werden können, kann es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft sein, eine übermäßige Erhitzung bzw. übermäßige Temperaturschwankungen an der Freifallwinde und den Bremselementen der Freifallbremse von vornherein zu vermeiden. Hierzu kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, die Freifallbremse so anzuordnen, dass sich die Freifallbremse im Windenbetrieb mitdrehen kann und/oder der Gegenlagerschild auch bei festgestellter Freifallbremse drehen lässt. Hierzu wird die Freifallbremse nicht mehr wie bislang üblich rotatorisch fest am Gegenlagerschild abgestützt, sondern im Inneren der Trommel zwischen Trommel und Windenantrieb sowie Haltebremse angeordnet. Insbesondere kann die Freifallbremse zwischen Windenantrieb und Haltebremse einerseits und Trommel andererseits derart angeordnet sein, dass bei geöffneter Freifallbremse die Trommel vom Windenantrieb und von der Haltebremse abgekoppelt ist und sich gegenüber dem Windenantrieb und der Haltebremse im Leerlauf drehen lässt. Insbesondere ist die Freifallbremse derart angeordnet, dass stets zumindest ein Teil der Freifallbremse mit der Trommel und/oder mit dem Windenantrieb mitdreht. Im Gegensatz zu am Gegenlagerschild stehend angeordneten Freifalibremsen kann durch das kontinuierliche Mitlaufen der Freifallbremse eine sehr viel bessere Kühlung erzielt werden, da das die Freifallbremse umspülende Kühlfluid stetig umgewälzt wird oder zumindest eine Zwangskonvektion erzielt wird, wenn keine Flüssigkeitsumspülung der Freifallbremse vorliegt. Gleichzeitig wird durch die rotatorische Abkoppelung der Freifallbremse vom Gegenlagerschild vermieden, dass das Bremsmoment der Freifailbremse über den Gegenlagerschild abgetragen werden muss. Dementsprechend kann der Gegenlagerschild nur für seine Lagerfunktion ausgelegt und weniger massiv ausgebildet werden. Gleichzeitig kann der Gegenlagerschild auch bei geschlossener Freifailbremse verdreht werden, was die Montage der Winde wesentlich vereinfacht.
In Weiterbildung der Erfindung kann eine Hälfte der Freifailbremse drehfest mit der Seiltrommel verbunden sein und die andere Hälfte der Freifailbremse mit einem Getriebeelement des Getriebes drehfest verbunden sein, so dass sowohl bei geöffneter als auch bei geschlossener Freifailbremse stets zumindest ein Teil der Freifailbremse mit der Trommel mitdrehend ausgebildet ist. Die drehfeste Verbindung der einen Freifallbremsenhäifte mit der Seiltrommel kann dabei durch direktes Befestigen an der Seiltrommel oder durch indirektes Befestigen über ein drehfest mit der Seiltrommel verbundenes Zwischenteil erfolgen.
Insbesondere ist die genannte Freifailbremse im Inneren des Trommelmanteis der Trommel aufgenommen und mit einem Freifallbremsenaußenteil am Trommelmantel oder einem damit starr verbundenen Mantelanbauteil befestigt, so dass sich der genannte Freifallbremsenaußenteil stets mit dem Trommelmantel mitdreht. Durch die Anordnung im Inneren des Trommelmantels kann die Freifailbremse in einem dort vorgesehenen Ölbad bzw. Kühlfluidbad laufen, das vorteilhafterweise auch dazu verwendet werden kann, um das Getriebe zu schmieren und/oder zu kühlen, wenn das Getriebe vorteilhafterweise gleichzeitig im Inneren des Trommelmantels aufgenommen ist. Hierdurch kann eine besonders effiziente Kühlung der Freifallbremse erzielt werden.
Das genannte Getriebe, über das der Windenantrieb die Trommel antreibt, kann dabei vorteilhafterweise ein ein- oder mehrstufiges Planetengetriebe umfassen, das im Inneren der Trommel aufgenommen sein kann. Ein Freifalibremseninnenteil kann vorteilhafterweise mit einem Planetengetriebeelement drehfest verbunden sein, um mit dem besagten Planetengetriebeelement mitzudrehen. Je nach Ausbildung des Planetengetriebes können dies verschiedene Planetengetriebeelemente sein.
Die Freifallbremse kann vorteilhafterweise über eine Betätigungseinheit betätigt, d.h. gelöst und/oder festgestellt werden, die auf einer dem Windenantrieb und/oder der Haltebremse gegenüberliegenden Seite der Trommel angeordnet sein kann.
Vorteilhafterweise ist die genannte Betätigungseinheit dabei drehbar an einem Gegenlagerschild abgestützt und/oder in sich verdrehbar ausgebildet, so dass zumindest ein Teil der genannten Betätigungseinheit auch bei angezogener Freifallbremse gegenüber dem Gegenlagerschild frei drehbar ist. Hierdurch wird kein Drehmoment auf den genannten Gegenlagerschild übertragen bzw. daran abgestützt.
Um die Einleitung der axialen Stellkräfte der Betätigungseinheit auf den Gegenlagerschild zu vermeiden, kann die Betätigungseinheit auch an der Trommel selbst axial abgestützt sein.
Vorteilhafterweise erstreckt sich die genannte Betätigungseinheit zumindest teilweise, vorzugsweise mit einem überwiegenden Teil innerhalb der Trommel.
Die genannte Freifallbremse kann vorteilhafterweise als Lamellenbremse ausgebildet sein, wobei ein erster Lamellensatz drehbar an der Trommel befestigt sein kann und ein zweiter Lamellensatz drehfest mit einem Getriebeelement verbunden sein kann. Die ineinander greifenden Lameflensätze können vorteilhafterweise quer, insbesondere senkrecht zur Drehachse der Trommel angeordnet und/oder im Inneren des Trommelmantels aufgenommen sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, bei der ein Drehmomentsensor in den Windenantrieb integriert ist und in Abhängigkeit des erfassten Drehmoments die Stellkraft der Freifalibremse geregelt wird,
Fig. 2: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung, bei der ein Drehmomentsensor einer Haltebremse zugeordnet ist und das Reaktionsmoment an einer Haltebremse erfasst, wobei die Teilansicht (a) einen Längsschnitt der Freifallwinde und die Teilansicht (b) eine Frontansicht auf den Abstützhebel der Haltebremse und der diesem zugeordneten Kraftmessdose zeigt,
Fig. 3: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung, bei der ein Drehmomentsensor einer Haltebremse zugeordnet ist und das Reaktionsmoment an einer Haltebremse erfasst, wobei die Teilansicht (a) einen Längsschnitt der Freifallwinde und die Teiiansicht (b) eine Frontansicht auf den Abstützhebel der Haltebremse und der diesem zugeordneten Kraftmessdose zeigt, wobei im Vergleich zur Fig. 2 der Motor nicht ortsfest eigenständig gelagert, sondern an dem abgestützten Teil der Haltebremse befestigt ist,
Fig. 4: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung, wobei ein Drehmomentsensor direkt der Freifallbremse zugeordnet ist, wobei die Teilansicht (a) einen Längsschnitt durch die Freifailwinde und die Teilansicht (b) eine Draufsicht auf den Abstützhebel der Freifallbremse zeigt, dem eine Kraftmessdose zum Erfassen des Reaktionsmoments zugeordnet ist,
Fig. 5: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung, bei der ein Drehmomentsensor einer Haltebremse zugeordnet ist und das Reaktionsmoment an einer Haltebremse erfasst, wobei die Teilansicht (a) einen Längsschnitt der Freifallwinde und die Teilansicht (b) eine Frontansicht auf den Abstützhebel der Haltebremse und der diesem zugeordneten Kraftmessdose zeigt, wobei die Haltebremse auf der dem Motor gegenüberliegenden Windenseite angeordnet und durch eine Hohlwelle hindurch mit der Getriebeeingangswelle bzw. der Motorabtriebswelle verbunden ist,
Fig. 6: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung, wobei der Drehmomentsensor einem Lagerschild der Winde zugeordnet ist, welches das Freifallbremsmoment und/oder ein hiervon induziertes Reaktionsmoment eingeleitet wird, und
Fig. 7: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung mit einer nicht ortsfesten Freifallbremse.
Wie Fig. 1 zeigt, umfasst die Freifallwinde 1 eine Trommel 2, die einen etwa zylindrischen Trommelmantel 3 besitzt, auf den ein Seil 4 aufwickelbar ist. Der genannte Trommelmantel 3 kann hierzu auf seiner Außenseite Seilrillen aufweisen, um das Seil 4 kontrolliert auf der Trommel 2 aufzuwickeln. Der genannte Trommelmantel 3 ist seitlich bzw. an seinen Enden jeweils durch eine Bordscheibe 5 eingefasst, die sich quer zur Längsachse des Trommelmantefs 3 erstrecken und über dessen Außenmaß vorspringen.
Die Trommel 2 ist parallel zur Längsachse des zylindrischen Trommelmantels 3 drehbar gelagert. Hierzu können ein paar Lagerschilde 6 und 7 vorgesehen sein, an denen die Trommel 2 drehbar gelagert ist. Die Lagerschilde 6 und 7 selbst sind an einer Basisstruktur montiert, auf der die Seilwinde Verwendung finden soll, beispielsweise der Oberwagen eines Seilbaggers.
Die Seilwinde umfasst weiterhin einen Windenantrieb 8 beispielsweise in Form eines Elektromotors oder eines Hydraulikmotors, der an einer Seite der Trommel 2, beispielsweise außerhalb des dort vorgesehenen Lagerschilds 6 angeordnet und ortsfest gelagert, beispielsweise an dem besagten Lagerschild abgestützt sein kann.
Der Windenantrieb 8 kann dabei über ein Getriebe 9 die Trommel 2 rotatorisch antreiben, wobei das genannte Getriebe 9 vorteilhafterweise ein Planetengetriebe umfassen kann, das ein- oder mehrstufig ausgebildet sein kann.
Wie Fig. 1 zeigt, kann das genannte Getriebe 9 im Inneren des Trommelmantels 3 aufgenommen sein, so dass sich der Windenantrieb 8 und der überwiegende Teil des Getriebes 9 auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerschilds 6 erstrecken.
Beispielsweise kann der Windenantrieb 8 ein Sonnenrad einer im Inneren des Trommelmantels 3 angeordneten Planetenstufe antreiben, deren Planetenträger mit dem Sonnenrad einer weiteren Planetenstufe gekoppelt sein kann. Dabei kann das Planetengetriebe 2 oder 3 oder auch mehr Planetenstufen aufweisen, um das gewünschte Übersetzungsverhältnis zu erzielen.
Um die Seilwinde unter Last festhalten bzw. feststellen zu können, ist eine Haltebremse 10 vorgesehen, die an dem Windenantrieb 8 angreifen kann. Vorteilhafterweise kann die Haltebremse 10 auf der dem genannten Getriebe 9 abgewandten Seite des Windenantriebs 8 angeordnet sein, insbesondere koaxial zur Abtriebswelle des Windenantriebs 8. Beispielsweise kann die Haltebremse 10 auf die Motorwelle einwirken, die auf der einen Seite mit dem Sonnenrad der zuvor genannten Planetenstufe verbunden und auf der gegenüberliegenden Seite mit der Haltebremse 10 verbunden sein kann.
Die genannte Haltebremse 10 kann beispielsweise eine Lamellenbremse sein, die durch eine Vorspanneinrichtung beispielsweise in Form einer Federeinrichtung feststellbar und durch Druckmittel lösbar ist.
Wie Fig. 1 zeigt, umfasst die Freifallwinde ferner eine Freifallbremse 1 1 , die beispielsweise auf der dem Windenantrieb 8 gegenüberliegenden Seite der Trommel 2 im Inneren der Trommel 2 angeordnet sein kann. Die Freifallbremse 1 1 kann dabei vorteilhafterweise mit einem Getriebeelement des Getriebes 9 gekoppelt sein, um dieses Getriebeelement festzuhalten oder freizugeben, so dass die Trommel 2 über das Getriebe 9 mit dem Windenantrieb 8 gekoppelt ist oder gegenüber diesem im Leerlauf drehbar ist.
Hierfür bestehen grundsätzlich verschiedene Optionen. Beispielsweise kann die Freifallbremse 1 1 ein Getriebeelement blockieren bzw. festhalten. Beispielsweise kann ein Sonnenrad des Planetengetriebes oder ein Hohlrad des Planetengetriebes am Gegenlagerschild 7 festgehalten bzw. blockiert werden, so dass sich das Getriebeelement nicht mehr drehen lässt und die Antriebsbewegung auf die Trommel übertragen wird. In diesem Fall nimmt der Gegenlagerschild 7 das entsprechende Drehmoment auf. Wird das besagte Sonnenrad oder Hohlrad freigegeben, kann das Planetengetriebe sozusagen durchdrehen und die Trommel lässt sich gegenüber dem Motor im Leerlauf drehen, in dem nur der Drehwiderstand des Getriebes überwunden werden muss.
Alternativ hierzu kann das besagte Getriebeelement, beispielsweise das genannte Sonnenrad oder das genannte Hohlrad an der Trommel 2 selbst festgehalten werden, so dass es sich mit der Trommel 2 dreht, wenn die Freifallbremse 11 geschlossen ist. Eine solche Ausbildung - die im Übrigen sehr ähnlich der Ausführung nach Fig. 1 ist - zeigt beispielsweise die Fig. 7. Dort koppelt die Freifalibremse 11 das genannte Getriebe 9 mit der Trommel 2, so dass die Freifallbremse 11 im Kraftfluss zwischen Windenantrieb 8 und Trommel 2 angeordnet ist.
Insbesondere kann die genannte Freifallbremse 11 gemäß Fig. 7 ein Getriebeelement des Getriebes 9 mit der Trommel 2 verbinden, so dass bei geschlossener Freifalibremse 11 das genannte Getriebeelement die Trommel 2 antreiben kann und bei geöffneter Freifalibremse 11 die Trommel 2 im Leerlauf vom Getriebe 9 abgekuppelt gedreht werden kann.
Vorteilhafterweise kann die Freifalibremse 11 ein Hohlrad 12 des Planetengetriebes mit dem Trommelmantel 3 kuppeln, so dass - bei geöffneter Freifalibremse 11 - ein Teil der Freifalibremse 11 mit dem Trommelmantel 3 mitdreht und der andere Teil der Freifalibremse 11 sich mit dem Hohlrad 12 mitdreht, sofern sich das besagte Hohlrad 12 dreht. Wie Fig. 1 zeigt, kann das genannte Hohlrad 12 eine zylindrische Verlängerung 12a aufweisen, die als Bremsträger fungieren kann und am Trommelmantel 3 drehbar abgestützt sein kann. Ein Frerfallbremseninnenteil 11 i kann an dem genannten Hohlradzylinder 12a drehfest befestigt sein, während ein Freifalibremsenaußenteil 11a drehfest an der Innenmantelseite des Trommelmantels 3 oder einem damit starr verbundenen Zwischenteil befestigt sein kann.
Wie Fig. 7 zeigt, kann die Freifalibremse 11 vorteilhafterweise als Lamellenbremse ausgebildet sein, deren zwei ineinander greifende Lamellensätze quer zur Drehachse der Trommel 2 angeordnet sind. Ein erster Lamellensatz kann drehfest an der Innenseite des Trommelmantels 3 befestigt sein, während ein zweiter Lamellensatz drehfest mit dem Hohlrad 12 oder einem anderen Getriebeelement gekoppelt ist. Die Freifallbremse 11 kann vollständig im Inneren des Trommelmantels 3 aufgenommen sein.
Die Freifallbremse 11 kann durch eine Betätigungseinrichtung 13 betätigt, d.h. gelöst und/oder festgestellt werden, die sich vorteilhafterweise ebenfalls zumindest überwiegend im Inneren des Trommelmantels 3 erstrecken kann. Die genannte Betätigungseinrichtung 13 kann eine Vorspanneinrichtung 14 umfassen, die die Freifallbremse 11 unter Vorspannung festsetzt. Die genannte Vorspanneinrichtung 14 kann beispielsweise eine Federeinrichtung umfassen, die die Lamellen der Freifallbremse 11 axial vorspannen kann, vgl. Fig. 1.
Eine Druckmitteleinrichtung zum Lösen der Vorspannung kann eine Kolben- Zylindereinheit 15 umfassen, die einerseits mit dem Freifallbremseninnenteil 11 i und andererseits mit dem Freifallbremsenaußenteil 11a gekoppelt ist, um die beiden Bremsenteile gegeneinander zu spannen bzw. voneinander zu lösen, wobei die Wirkrichtung der Kolbenzylindereinheit 15 beispielsweise axial, also im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Trommel 2 sein kann.
Die genannte Kolbenzylindereinheit 15 kann ebenfalls zumindest teilweise im Inneren der Trommel 2 aufgenommen sein. Unabhängig hiervon kann die Kolbenzylindereinheit 15 drehbar gegenüber der Trommel 2 gelagert sein und/oder sich daran axial abstützen, so dass Bremskräfte direkt an der Trommel 2 abgestützt werden, vgl. Fig. 7. Insbesondere bleibt der Gegenlagerschild 7 frei drehbar ungeachtet davon, ob die Freifallbremse 11 festgestellt oder gelöst ist. Der Gegenlagerschild 7 braucht keine Reaktionsmomente aufnehmen, auch wenn die Freifallbremse eingebremst wird.
Im normalen Hubbetrieb bleibt die genannte Freifallbremse 11 geschlossen, so dass der Windenantrieb 8 das als Planetengetriebe ausgebildete Getriebe 9 antreiben kann, wobei die Drehbewegung des Getriebes 9 auf die Trommel 2 gegeben wird. Bei der Ausbildung gemäß Fig. 7 dreht sich die Freifallbremse 11 im normalen Hubbzw. Windenbetrieb mit der Drehzahl der Trommel 2 mit, so dass die Lamellen der Freifallbremse 11 im Ölbad umwälzen, das im Inneren der Trommel 2 vorgesehen sein kann, um das Getriebe 9 zu schmieren. Um den Umwälzeffekt zu verstärken, können die Innen- und Außenteile der Freifallbremse 11 mit einer Nutung versehen sein, durch die das Öl bzw. das Kühlfluid die Freifallbremse besser durchspülen kann. Die Freifallbremse 11 kann aber auch stehend am Gegenlagerschild abgestützt sein, wie noch erläutert wird.
Im Freifallbetrieb wird die Freifallbremse 11 gelöst. Gleichzeitig wird der Windenantrieb 8 und/oder die Haltebremse 10 angebremst, so dass die Eingangswelie des Getriebes 9 feststeht. Die Trommel 2 kann sich trotzdem drehen, da durch die gelöste Freifallbremse 11 das besagte Sonnen- oder Hohlrad vom Trommelmantel 3 abgekoppelt ist.
Da im Ergebnis die Summe aller Drehmomente an dem Getriebe 9 Null sein muss, ergibt sich auf der Eingangsseite des Getriebes 9, die mit dem Windenantrieb 8 verbunden ist, ein Drehmoment, das dem Bremsmoment der Freifallbremse 11 entspricht, so dass ein vom Freifallbremsmoment induziertes Drehmoment auch auf der Motorseite gemessen werden kann.
Wie Fig. 1 zeigt, kann insbesondere eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Drehmoments in den Windenantrieb 8 integriert sein, wobei die Erfassungseinrichtung 20 beispielsweise einen Drehmomentsensor 21 aufweisen kann, der auf der Motorwelle sitzen bzw. die Motorwelle umfangssettig zumindest abschnittsweise umgeben kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein Messelement auch im Inneren der Antriebswelle angeordnet sein, wenn die Antriebswelle hohl ausgebildet ist bzw. einen entsprechenden Hohlraum aufweist. Beispielsweise kann der Drehmomentsensor 21 auch an der Schnittstelle zwischen der Motorwelle und der Getriebeeingangswelle liegen. Das von dem Drehmomentsensor 21 erfasste Ist-Moment wird einer Steuervorrichtung 30 zugeführt, mittels derer die Betätigung der Freifallbremse 11 gesteuert bzw. angepasst wird. Insbesondere kann die genannte Steuervorrichtung 30 einen Regler 31 umfassen, der in Abhängigkeit des erfassten Ist-Moments die von der Betätigungseinrichtung 13 aufgebrachte Bremsstellkraft so einregelt, dass das von der Freifallbremse 11 bewirk »msmoment möglichst nahe an das gewünschte Soll-Moment herankommt.
Das gewünschte Soll-Bremsmoment kann von einem Bremspedal oder einem Bremshebel vorgegeben werden, dessen Stellweg und/oder Betätigungskraft sensorisch abgefragt werden kann.
Wie Fig. 1 zeigt, kann dem Regler 23 auch eine weitere Führungsgröße zugeführt werden, beispielsweise in Form einer Soll-Drehzahl der Seilwinde, mit der die Trommel 2 im Freifallbetrieb das Seil abspult. Der Regler 31 kann die
Betätigungseinrichtung 13 so ansteuern, dass die erzielte Drehzahl der gewünschten Drehzahl möglichst nahe kommt.
Durch die genannte Regelung bzw. Steuerung kann der Einfluss der Ölviskosität und der Änderung der Reibwerte der Freifallbremse 11 reduziert bzw. bestenfalls gänzlich eliminiert werden. Gegebenenfalls kann auch das manuelle Tätigwerden des Maschinenführers eliminiert werden, insbesondere dahingehend, dass das Bremspedal nicht mehr mehr oder weniger kräftig betätigt werden muss. Beispielsweise kann ein Kontrollsignal„Freifall" eingegeben werden, beispielsweise über ein Touchscreen, woraufhin die Freifallwinde im Freifall betrieben und der Regler 31 die gewünschte Bremskraft einregelt, um eine gewünschte Abzugsgeschwindigkeit bzw. Trommeldrehzahl zu erzielen. Dabei kann auch die Abzugslänge überwacht werden, um beispielsweise gegen Ende des gewünschten Freifalls die Winde wieder abzubremsen.
Wie Fig. 2 zeigt, kann das für die Regelung verwendete Ist-Moment auch an der Haltebremse 10 erfasst werden. Hierzu kann die Haltebremse 10 an sich drehfest gelagert, aber durch eine Abstützung 40 gegenüber Verdrehung abgestützt sein, vgl. Fig. 2. Der Abstützung 40, die die Verdrehung der Haltebremse 10 im Freifallbetrieb abfängt, kann ein Drehmomentsensor 21 beispielsweise in Form einer Kraftmessdose zugeordnet sein, um die Belastung der Abstützung 40 und damit das induzierte Drehmoment zu erfassen.
Der Windenantrieb 8 kann dabei ortsfest gelagert, beispielsweise fest am Lagerschild abgestützt sein.
Der an der Haltebremse 10 erfasste Ist-Wert des Drehmoments wird in ähnlicher Weise wie für Fig. 1 beschrieben der Steuervorrichtung 30, insbesondere deren Regler 31 , zugeführt, um den Freifall-Bremsbetrieb zu regeln.
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ausführung wie Fig. 2, wobei auch hier der Ist-Wert des Drehmoments an der Haltebremse 10 erfasst wird. Die Haltebremse 10 ist hierzu wiederum an sich drehbar gelagert, aber über eine Abstützung 40 abgestützt, so dass durch die Erfassung der Belastung des Abstützarms das an der Haltebremse wirkende Drehmoment erfasst werden kann. Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 2 ist bei der Ausführung nach Fig. 3 der Windenantrieb 8 jedoch nicht ortsfest gelagert, sondern an der Haltebremse 10 drehfest befestigt, genauer gesagt an dem stehenden Teil der Haltebremse 10, welcher in der zuvor beschriebenen Weise durch die Abstützung 40 gegen Verdrehen abgestützt ist.
Der Vorteil der Ausführung nach Fig. 3 besteht vor allen Dingen darin, dass sowohl bei geschlossener Haltebremse 10 als auch bei geöffneter Haltebremse 10 das induzierte Drehmoment gemessen werden kann. Da der Windenantrieb 8 an der Haltebremse 10 abgestützt ist, wird das vom Motor bzw. Windenantrieb 8 aufgebrachte Drehmoment ebenfalls über die Abstützung 40 abgefangen und von dem zugeordneten Drehmomentsensor 21 gemessen.
Wie Fig. 4 zeigt, kann das zu erfassende Drehmoment auch direkt an der Freifallbremse 11 selbst gemessen werden. Die Freifallbremse 11 kann hierzu an sich drehbar gelagert, jedoch - ähnlich wie zuvor die Haltebremse 10 - durch eine Abstützung 40 gegen Verdrehen abgestützt werden. Die an der Abstützung 50 wirkenden Kräfte können mittels einer Kraftmessdose erfasst werden, so dass die Anordnung aus Kraftmessdose und Abstützung 50 den Drehmomentsensor 21 bildet.
Das an der Freifallbremse 11 gewonnene Drehmomentsignal kann in analoger Weise wie zuvor beschrieben dem Regier 31 zugeführt werden, um die Betätigung der Freifailbremse in gewünschter Weise zu regeln und deren Betätigungseinrichtung 13 anzusteuern.
Wie Fig. 5 zeigt, kann die zuvor beschriebene Haltebremse 10 auch auf der Seite der Freifallbremse 11 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Motorwelle des Windenantriebs 8, der ortsfest bzw. drehfest angeordnet, insbesondere am Lagerschild 6 befestigt sein kann, und/oder die Eingangswelle des Getriebes 9 über eine Hohlwelle auf die gegenüberliegende Windenseite geführt und dort an die Haltebremse 10 angebunden sein, vgl. Fig. 5.
Die Haltebremse 10 kann dabei in ähnlicher Weise wie zuvor bei der Ausführung nach Fig. 2 an sich drehbar gelagert und über eine Abstützung 40 gegen Verdrehen abgestützt sein. Der der Abstützung 40 zugeordnete Drehmomentsensor 21 , der beispielsweise die in Fig. 5 (b) gezeigte Kraftmessdose umfassen kann, erfasst die Belastung an der Abstützung 40 und damit das an der Haltebremse 10 induzierte Drehmoment. Das entsprechende Drehmomentsignal kann in analoger Weise dem Regler 31 zugeführt werden, wie zuvor beschrieben.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführung, gemäß der ein Drehmoment auch an einem der beiden Lagerschilde 6 und 7 gemessen werden kann, wobei in dem in Fig. 6 gezeichneten Ausführungsbeispiel dem Lagerschild 6 der Drehmomentsensor 21 zugeordnet ist. Der Windenantrieb 8 und/oder die Haltebremse 10 sind an dem besagten Lagerschild 6 drehfest angeordnet, so dass an der Haltebremse 10 und/oder an dem Windenantrieb 8 induzierte Drehmomente an dem Lagerschild 6 ein entsprechendes Reaktionsmoment hervorrufen, das durch den Drehmomentsensor 21 gemessen werden kann. Hierzu kann der Lagerschild in der in Fig. 6 (b) gezeigten Weise an sich schwenkbar gelagert sein und durch eine Kraftmessdose abgestützt und gegen Verdrehen gesichert sein. Genauer gesagt kann die genannte Kraftmessdose einem der Lager zugeordnet sein, um dort die wirkende Belastung zu messen, die von einem Drehmoment induziert wird, welches auf den Lagerschild 6 wirkt.
Das von dem Drehmomentsensor 21 in Form der gezeigten Kraftmessdose bereitgestellte Drehmomentsignal kann wiederum in der bereits beschriebenen Weise dem Regler 31 zugeführt werden.
Vorteilhafterweise kann man durch die Messung des Drehmomentes in der Haltebremse folgende Merkmale verbessern bzw. ganz eliminieren.
• Einfluss von Reibwertänderungen (Bremsbelagtemperatur) in der Freifallbremse können durch die Regelung des AnSteuerdruckes kompensiert werden.
• Man ist unabhängig von der Öl Viskosität (und Öltemperatur), weil man diese ebenfalls kompensieren kann.
• Durch die neuartige Messwerterfassung innerhalb des Systems der Seilwinde wird die Erfassung der Kennwerte für die Regelung präziser und unabhängig von Einflussgrößen des Systems.
• Aufbau eines Überlastschutzes für das Gerät ist möglich, weil die Freifallbremse geregelt arbeitet.
Zu hohes Freifallbremsmoment wird erkannt und die Freifallbremse wird geregelt.
• Ein Unterstützungsmodus zum Abziehen des Seiles mit Handkraft z.B. bei Handlingsarbeiten (Motor treibt beim Abziehen mit) kann aufgebaut werden.
• Bereitstellung einer offenen Schnittstelle für zukünftigen Fahrerassistenzsysteme in Bezug auf einen kontrollierten Freifall sind darstellbar. • Der Aufbau einer rückwirkungsfreien Koppelung des Fußpedales (Sollwertvorgabe) mit der Freifallbremse kann vorgesehen werden. Keine mit Muskelkraft vorgegebene betätigte Rückfallebene ist notwendig. Pedalweg und Pedalkraft können als Sollwertvorgabe herausgezogen werden, woraus die Bremsverzögerung bzw. Fallgeschwindigkeit resultiert.
• Eine Integration in den vorhandenen Einbauraum ist möglich. Das bewährte Fretfallbremsenprinzip wird extrem verbessert.
• Eine Neuentwicklung der kostenintensiven Teile ist nicht notwendig.
• Antrieb, Haltebremse und Freifallbremse können sowohl hydraulisch als auch elektrisch betätigt ausgeführt werden.

Claims

Ansprüche
1. Freifa!lwinde mit einer Trommel (2), die von einem Windenantrieb (8) rotatorisch antreibbar ist, wobei eine Freifallbremse (11 ) zum Abbremsen der Trommel (2) im Freifallbetrieb vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungseinrichtung (20) zum Erfassen eines an der Freifallwinde wirkenden Drehmoments, das vom Freifallbremsmoment der Freifallbremse (11 ) abhängt, sowie eine Steuereinrichtung (30) zum Steuern der Bremsstellkraft der Freifallbremse (11 ) in Abhängigkeit des erfassten Drehmoments vorgesehen sind.
2. Freifallwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuervorrichtung (30) einen Reglerbaustein (31 ) zum Regeln der Bremsstellkraft der Freifallbremse (11 ) in Abhängigkeit des erfassten Drehmoments aufweist.
3. Freifallwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei dem Regler (31 ) ein Sollbremsmoment zuführbar ist, das von einem Bremswunschsensor, der einen Stell weg und/oder eine Stellkraft eines Freifallbremspedals oder -hebels erfasst, vorgebbar ist, wobei der Reglerbaustein (31 ) dazu ausgebildet ist, die Bremsstellkraft so einzuregeln, dass eine Abweichung zwischen dem erfassten Drehmoment und dem vorgebbaren Sollbremsmoment möglichst klein ist.
4. Freifallwinde nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei dem Regler (31 ) als Soll- und/oder Führungsgröße eine Solldrehzahl der Trommel (2) und/oder eine Sollabzugsgeschwindigkeit des von der Trommel (2) ablaufenden Seils (4) vorgebbar ist, wobei eine Drehzahl- und/oder Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen der Ist-Drehzahl der Trommel (2) und/oder der Ist-Abzugsgeschwindigkeit der Seils (4) vorgesehen ist, wobei der Reglerbaustein (31 ) dazu ausgebildet ist, die Freifallbremse (11 ) derart anzusteuern, dass die Ist-Drehzahl und/oder Ist- Abzugsgeschwindigkeit möglichst nahe an der Soll-Drehzahl und/oder Soll- Abzugsgeschwindigkeit ist.
5. Freifallwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (20) einen in den Windenantrieb (8) integrierten Drehmomentsensor (21 ) aufweist, wobei der Drehmomentsensor (21 ) vorzugsweise unmittelbar an einer Motorwelle des Windenantriebs (8) angeordnet ist.
6. Freifallwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (20) einen Drehmomentsensor (21 ) aufweist, der einer Eingangswelle eines Getriebes (9) zugeordnet ist, über welches Getriebe die Trommel (2) vom Windenantrieb (8) rotatorisch antreibbar ist.
7. Freifailwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (20) einen Drehmomentsensor (21 ) aufweist, der einer Haltebremse (10) zugeordnet ist und ein im Freifallbetrieb an der Haltebremse (10) induziertes Drehmoment erfasst.
8. Freifallwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Windenantrieb (8) an der Haltebremse (10) drehfest befestigt ist derart, dass der der Haltebremse (10) zugeordnete Drehmomentsensor (21 ) bei geöffneter Haltebremse (10) das von dem Windenantrieb (8) bereitgestellte oder abgefangene Drehmoment erfasst.
9. Freifallwinde nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltebremse (10) verdrehbar gelagert und durch eine Abstützung (40) gegen Verdrehen abgestützt ist, wobei der Drehmomentsensor (21 ) der genannten Abstützung (40) zugeordnet ist.
10. Freifallwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Freifallbremse (11 ) verdrehbar gelagert und durch eine Abstützung (50) gegen Verdrehen abgestützt ist, wobei die Erfassungseinrichtung (20) einen der Abstützung (50) der Freifallbremse (11 ) zugeordneten Drehmomentsensor (21 ) aufweist.
11. Freifallwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (20) einen Drehmomentsensor (21 ) aufweist, der einem Lagerschild (6, 7) zugeordnet ist und ein in dem Lagerschild (6, 7) im Freifallbetrieb induziertes Drehmoment misst.
12. Freifailwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Freifallbremse (11 ) zwischen Windenantrieb (8) und Haltebremse (10) einerseits und Trommel (2) andererseits derart angeordnet ist, dass bei geöffneter Freifallbremse (11 ) die Trommel (2) vom Windenantrieb (8) und von der Haltebremse (20) abgekoppelt ist.
13. Freifallwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Freifallbremse (11 ) derart angeordnet ist, dass stets zumindest ein Teil (11a) der Freifallbremse (11 ) mitdrehend mit der Trommel (2) und/oder mit dem Windenantrieb (8) ausgebildet ist, und ein Gegenlagerschild (7), an dem die Trommel (2) auf einer dem Windenantrieb (8) und der Haltebremse (10) gegenüberliegenden Seite drehbar gelagert ist, auch bei geschlossener Freifallbremse (11 ) drehmomentenfrei bleibt.
14. Freifallwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Freifallbremse (11 ) im inneren eines Trommelmantels (3) der Trommel (2) aufgenommen ist.
15. Freifallwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (9) ein ein- oder mehrstufiges Planetengetriebe umfasst, das im Inneren der Trommel (2) aufgenommen ist, wobei die Freifallbremse (11 ) mit einem Freifallbremsenteil (11 i) an einem Planetengetriebeelement drehfest befestigt ist.
16. Freifallwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Freifallbremse (11 ) von einer Betätigungseinrichtung (13) betätigbar ist, die auf einer dem Windenantrieb (8) und der Haltebremse (10) gegenüberliegenden Seite der Trommel (2) angeordnet ist, wobei die Betätigungseinrichtung (13) an einem Gegenlagerschild (7) drehbar abgestützt und/oder in sich verdrehbar ausgebildet ist, so dass zumindest ein Teil der Betätigungseinrichtung (13) auch bei angezogener Freifallbremse (11 ) gegenüber dem Gegenlagerschild (7) frei drehbar ist.
17. Freifallwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Betätigungseinrichtung (13) einen rotatorisch stehenden und axial verstellbaren Betätigungszylinder (13i) zum Betätigen der Freifallbremse (11) aufweist, der gegenüber zumindest einem Teil der Freifallbremse (11 ) und/oder gegenüber der Trommel (2) verdrehbar gelagert ist.
18. Freifallwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Freifallbremse (11 ) als Lamellenbremse ausgebildet ist, wobei ein erster Lamellensatz drehfest an der Trommel (2) befestigt und ein zweiter Lamellensatz drehfest an einem Getriebeelement des Getriebes (9) befestigt ist.
19. Freifallwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein mit der Trommel (2) kontinuierlich mitdrehender Teil der Freifallbremse (11 ) mit Ölförder- und/oder -umwälzkonturen vorzugsweise in Form von Spülnuten versehen ist.
20. Verfahren zum Betreiben einer Freifallwinde (1 ), die eine Trommel (2), einen Windenantrieb (8) zum rotatorischen Antreiben der Trommel (2) sowie eine Freifallbremse (11 ) zum Abbremsen der Trommel (2) im Freifallbetrieb aufweist, mit folgenden Schritten:
- Erfassen eines Drehmoments an der Freifallwinde (1 ), das im Freifallbetrieb der Freifallwinde (1 ) durch ein Bremsmoment der Freifallbremse (11 ) induziert wird, durch einen Drehmomentsensor (21 ), automatisches Steuern und/oder Anpassen einer die Freifallbremse (11 ) betätigenden Bremsstellkraft in Abhängigkeit des erfassten Drehmoments.
21. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Soll- Bremsmoment durch Erfassung eines Stellwegs und/oder einer Stellkraft eines Bremspedals oder -hebels vorgegeben und/oder eine Soll-Drehzahl der Trommel (2) im Freifallbetrieb vorgegeben wird, wobei die die Freifallbremse (11 ) betätigende Stellkraft von einem Reglerbaustein (31 ) in Abhängigkeit des erfassten Drehmoments derart geregelt wird, dass eine Abweichung zwischen dem erfassten Drehmoment und dem vorgegebenen Soll-Bremsmoment und/oder die Abweichung zwischen einer erfassten Ist- Drehzahl der Trommel (2) und der vorgegebenen Soli-Drehzahl der Trommel (2) möglichst klein ist.
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