DE2210682A1

DE2210682A1 - Vorrichtung zur versorgung von verfahrbaren verbrauchern

Info

Publication number: DE2210682A1
Application number: DE19722210682
Authority: DE
Inventors: Heiner Krage
Original assignee: August Stemmann OHG
Current assignee: August Stemmann OHG
Priority date: 1972-03-06
Filing date: 1972-03-06
Publication date: 1973-09-20
Also published as: FR2175088A1; FR2175088B3; ES412343A1

Description

PATENTANWÄLTE 2 2 1 O j ,. 2 DIPU-ΙΝβ. DR. IUR. DIPL.-ING. VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

45 Osnabrück, den 3. März 1972

MDSERSTRASSE 2O/24 DB/Ka

Firma August Steinmann OHG
Schüttorf i.H.

Vorrichtung zur Versorgung von verfahrbaren Verbrauchern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sur Versorgung von verfahr baren Verbrauchern über eine von einer oi'stfesten Anschlußstelle ausgehende und zum Vernraucher rührende Versorgungsleitung, bestehend aus einer eiern Verbraucher zugeordneten Speichertrommel für die Versorgungsleitung, einem Antriebsmotor für den richf/angsu'inkehrbaren Drehantrieb der Trommel und einer den Antriebsmotor zur Regulierung der beim Verfahren des Verbrauchers in der Versorgungsleitung auftretenden Zugspannung steuernden Einrichtung<

Vorrichtungen dieser Art dienen dazu, bein; Verfahren des Verbrauchers, z.B. eines Krans, eines Baggers οά₂ dgl., die von einer ortsfesten Anschlußstelle ausgebende Versorgungsleitung

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in Übereinstimmung mit dem vom Verbraucher zurückgelegten Weg auf- oder abzuwickeln. Dabei soll die Zugspannung in der Versorgungsleitung, die von einem Kabel, einem Druckmittelschlauch oder mehreren derartigen, beliebig zu einer Leitungseinheit zusammengefaßten Leitungen bestehen kann, einen vorgegebenen oberen Spannungswert nicht überschreiten und einen ebenfalls vorgegebenen Mindestwert nicht unterschreiten.

Zur Erfüllung dieser Forderung ist es bekannt, der Trommel als Antriebsmotor einen Schleifringläufermotor zuzuordnen und eine pendelnd gelagerte, federnd abgestützte Schwinge vorzusehen, welche die Versorgungsleitung abtastet und in Abhängigkeit von ihrer Verlagerung die Widerstände für den Motor verstellt. Eine solche Ausgestaltung ist jedoch nur für sehr langsam verfahrbare Verbraucher einsetzbar, da die Steuereinrichtung bei größeren Winkelgeschwindigkeiten und höheren Winkelbeschleunigung der Trommel nicht rasch genug anspricht. Darüber hinaus beansprucht eine solche Schwinge nicht unerheblichen Raum und ist daher häufig nur schwer an einem Verbraucher anbringbar. Schließlich erfordert eine solche Ausbildung auch eine nicht unerheblichen Aufwand an Lagerungen, Anlaufrollen etc.

Eine andere bekannte Vorrichtung sieht ein zwischen der Trommel und dem Antriebsmotor zwischengeschal-tetes Planetengetriebe vor, dessen Träger für das umlaufende Planetenrad so abgestützt ist, daß die Stellung des Planetenrades von der Größe des jeweils

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übertragenen Momentes abhängt. Die bei einer Änderung des Momentes auftretende Verlagerung des Planetenrades wird zur Verstellung der Widerstände im Steuerkreis für den Antriebsmotor herangezogen. Auch eine solche Ausführung ist abgesehen von dem baulichen Aufwand nur unter Betriebsverhältnissen verwendbar, die als quasi-statisch betrachtet werden können,

Ferner ist es bekannt, den gesamten Antrieb der Trommel um die Trommelwelle pendelnd zu lagern und über eine Feder so abzustützen, daß der Antrieb je nach Größe des auftretenden Drehmomentes bzw. Leitungszuges mehr oder weniger weit ausschwingt. Die durch Anschläge begrenzte Schwenkbewegung des Antriebs dient wieder zur Verstellung der Widerstände des üblicherweise für den Antrieb verwendeten Schleifringläufermotors. Bei dieser Ausbildung nehmen verhältnismäßig große Massen an der Schwenkbewegung teil, was bei Erschütterungen des Verbrauchers zu unerwünschten Verstellungen der Widerstände und demzufolge zu einer unregelmäßigen Arbeitsweise der Vorrichtung führen kann.

Auch bekannt ist eine Abstützung des elektrischen Antriebsmotors der Trommel über eine Feder in der V/eise, daß die Federspannung ein Maß für die in der Versorgungsleitung auftretende Zugspannung bildet. Hierbei ist an der Pendelbewegung nur das zentrisch zur Pendelachse angeordnete Statorgehäuse des Antriebsmotors beteiligt, so daß sich Erschütterungen des Verbrauchers" nicht auswirken. Jedoch ergibt auch hier die Verstellung des

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Stators nur bei quasi-statischen Verhältnissen ein ausreichend zuverlässiges Maß für die Zugspannung in der Versorgungsleitung-. Bei dynamischen Verhältnissen bildet die Verstellung des Stators lediglich ein Maß für das auf die massen-behaftete Trommel übertragene bzw. für das zwischen Trommel und Antriebsmotor wirkende Drehmoment.

Schließlich ist eine Vorrichtung bekannt, bei der mit Hilfe von Meßgeräten verschiedene, den Aufwickel- bzw. Abwickelvorgang kennzeichnende Parameter, z.B. Wickeldurchmesser, Winkelgeschwindigkeit, Winkelbeschleunigung etc., erfaßt und einem Verstärker zur Speisung von Elektromagnetkupplungen zwischen dem Antriebsmotor und der Trommel aufgegeben werden. Der Verstärker steuert dabei seinerseits das von den Kupplungen zu übertragende Moment. Eine solche Vorrichtung erfordert für die Erfassung der verschiedenen Parameter, durch den Verstärker, die Magnetkupplung etc. einen hohen Bauaufwand, der sich bei einem ll-Quadrantenbetrieb nahezu verdoppelt, für den zwei Verstärker, zwei Elektromagnetkupplungen und zwei Antriebsmotore erforderlich sind. Ein Ί-Quadrantenbetrieb ist jedoch bei Betriebsverhältnissen unumgänglich, bei denen die Verbraucher mit hohen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten verfahren werden und die Trommel ihrerseits eine große Masse darbietet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auch bei großen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des Verbrauchers und großen Trommelmassen zuverlässig die Einhaltung einer vorgegebener

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Zugspannungstoleranz in der Versorgungsleitung gewährleistende^

dabei zugleich einfacheund preisgünstige Vorrichtung zu schaffen.

Hierzu ist die Vorrichtung in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß der Trommel ein die Versorgungsleitung im Abstand von ihrer jeweiligen Auflauf- bzw. Ablaufstelle auf der Trommel bereichsweise umlenkendes Führungsglied nebengeordnet und diesem ein Meßgeber zugeordnet ist, der die Größe einer Kraftkomponente der durch die Umlenkung in die Versorgungsleitung eingetragenen Reaktionskraft ermittelt und in eine Steuergröße für den Antriebsmotor der Trommel umwandelt. Eine solche Ausbildung mit direkter Erfassung einer rugspannungsproportionalen Größe von der Versorgungsleitung geht mit einem Mindestmaß an Zeitverlust und Meßfehlern vonstatten und ermöglicht es, dem von dem Antriebs motor auf die Trommel übertragenen Drehmoment in jeder Betriebsphase jene Größe zu erteilen, die unter den "jeweils auftretenden dynamischen Verhältnissen zur Einhaltung einer vorgegebener; Zugspannungstoleranz in der Versorgungsleitung erforderlich ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung sieht vor, daß als Führur.gsglied ein uer Versorgungsleitung bereichsweise eine kreisbogenabschnittförmige Bewegungsbahn aufprägender Rollenbogen vorgesehen ist-, der einer- der Trommel zugewandten, dieser gegenüber ortsfesten ei'st-sa Teil und einen relativ zu diesem begrenzt beweglich geführten _s ein quasi»

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statisch arbeitendes Meßgerät des Meßgebers betätigenden zweiten Teilunfaßt., dessen Führungsbahn innerhalb ihres vollen Zentriwinkels mit der Versorgungsleitung unabhängig vom jeweils wirksamen Wickeldurchmesser der Trommel ständig in Umschlingungseingriff steht. Die Führungsbahn des ersten Teils des Rollenbogens kann dabei etwa am tangentialen Einlaufpunkt einer von der Trommel bei maximalem Wickeldurchmesser ablaufenden Versorgungsleitung an der .insgesamt vom Rollenbogen definierten Führungsbahn in die Führungsbahn des zweiten Rollenbogenteils übergehen. Eine solche Ausbildung sichert mit baulich besonders geringem Aufwand eine quasi-statische Erfassung der Kraftkomponente unter Ausschluß einer den sich ändernden Wickeldurchmesser berücksichtigenden Korrektur. Die Erzielung eines besonders hohen Maßes an Genauigkeit kann ferner dadurch begünstigt werden, daß der zweite Teil des Rollenbogens parallel zur Winkelhalbierenden seines Umschlingungswinkels mit der Versorgungsleitung verschieblich ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung näher veranschaulicht sind, es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines verfahrbaren Verbrauchers mit einer Versorgungsvorrichtung nach der Erfindung,

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Fig. 2 eine Teildarstellung der Versorgungsvorrichtung in Vergrößerung, und

Fig. 3 verschiedene Blockschemen.
bis 5

Fig. 1 veranschaulicht einen beispielsweise entlang einer Fahrbahn 1 in Richtung der Pfeile 2,3 verfahrbaren Verbraucher 4, welcher der Einfachheit halber lediglich durch ein sehematisch wiedergegebenes Fahrgestell versinnbildlicht ist. Auf dein Verbraucher ¹I ist eine Speichertrommel 5 drehbar gelagert, welche über einen lediglich in den Fig. 3 bis 5 veranschaulichten Antriebsmotor in gegenläufigen Drehrichtungen antreibbar ist. Die Trommel 5 dient dazu, eine Versorgungsleitung 6 entsprechend den Verfahrbewegungen des Verbrauchers U ab- bzw. aufzuwickeln« Die von einer orstsfesten, beispielsweise bodenseitigen Anschlußstelle 7 ausgehende Versorgungsleitung 6 gelangt bei einem Abwickelvorgang von der Trommel 5 ^u einen Führungstrichter 8, durch den die Leitung bei dem dargestellten Beispiel auf den Boden 1 abgelegt wird. Zur Steuerung des Antriebsmotors für die Trommel 5 ist eine in Fig. 1 schematisch bei 9 veranschaulichte Einrichtung vorgesehen, die näher in Fig. 2 sowie den Fig. 3 bis 5 veranschaulicht ist und nachstehend beschrieben werden soll.

Wie sich am deutlichsten aus Fig. 2 ersehen läßt, umfaßt die Einrichtung 9 ein Führungsglied 10, welches bei dem bevoräugten AusfUhrungsbeispiel als Rollenbcgen ausgebildet ist. Dieser Rollen bogen lenkt die Versorgungsleitung 6 im Abstand von ihrer Je-

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weiligen Auflauf- bzw. Ablaufstelle auf der Trommel 5 bereichsweise um, so daß der Versorgungsleitung im Umlenkungsbereich eine kreisbogenabschnittförmige Bewegungsbahn erteilt wird. Durch dies Umlenkung wird in die Versorgungsleitung 6 eine Reaktionskraft eingetragen, die der in der Versorgungsleitung 6 vorliegenden Zugspannung jeweils proportional ist. Ein den Führungsglied 10 zugeordneter Meßgeber 11 dient dazu, die Größe einer Kraftkomponente P dieser durch die Umlenkung hervorgerufenen Reaktionskraft zu ermitteln und in eine Steuergröße für den Antriebsmotor der Trommel 5 umzuwandeln. Infolge der Proportionalität der Reaktionskraft in der Versorgungsleitung sowie der Zugspannung in dieser bildet die ermittelte Kraftkomponente P eine der Zugspannung proportionale Größe, die unmittelbar zur Ansteuerung des Antriebsmotors herangezogen werden kann. In dem Bereich zwischen dem Führungsglied 10 und der Trommel 5 verändert sich der Verlauf der Versorgungsleitung in Abhängigkeit von dem jeweils wirksamen Wickeldurchmesser, d.h. in Abhängigkeit von der jeweils noch auf der Trommel aufgewickelten Länge an Versorgungsleitung. Der mit 6¹ bezeichnete Verlauf der Versorgungsleitung in diesem Bereich entspricht jenem bei minimalem Wickeldurchmesser und der mit 6" gestrichelt angedeutet Verlauf jenem bei maximalem Wickeldurchmesser. Um sicherzustellen, daß die ermittelte Kraftkomponente P unabhängig vom jeweiligen Wickeldurchmesser auf der Trommel ist und einer diesbezüglichen Korrektur nicht bedarf, besteht das Führungsglied 10 aus zwei Teilen, und zwar einem der Trommel 5 zugewandten ersten, relativ

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zur Trommel ortsfest abgestützten Teil 12 mit einem Zentriwinkel 13, und einem Teil 14 mit Zentriwinkel 15, welches entlang seiner Zentri-Winkelhalbierenden 16 begrenzt verschieblich geführt ist. Eine solche Verschiebung tritt allerdings nicht sichtbar in Erscheinung, wenn das Kraftmeßgerät des Meßgebers 11 eine quasistatische Messung ausführt und z.B. als Druck- oder Zugmeßdose ausgebildet ist. Die Anordnung der Teile 12,1*1 des Führungsgliedes oder Rollenbogens 10 ist so gewählt, daß die vom Teil 14 definierte Führungsbahn, die sich zwischen den Punkten 17,l8 erstreckt, in voller Länge und unabhängig vom jeweils wirksamen Wickeldurchmesser der Trommel ständig mit der Versorgungsleitung 6 in Umschlingungseingriff steht. Dementsprechend geht die Führungsbahn des ersten Teils 12, weiche sich zwischen den Punkten 19,17 erstreckt, am tangentialen Einlaufnunkt 17 einer von der Trommel 5 bei maximalem Wickeldurchmesser ablaufenden Versorgungsleitung 6" am Führungsglied 10 in die Führungsbahn 17,18 des zweiten Teils Ik über. Der ortsfeste erste Tail 12 des Führungsgliedes 10 steht mit der Versorgungsleitung mit einerrJ Umschlingungswinkel in Führungseingriff, der dem Wickeldurchmesser der Trommel 5 proportional ist. Dadurch sichert der feste Teil 12 des Führungsgliedes IC ,daß die su ermittelnde Kraftkomponente P_r in Bezug auf den zweiten, verschieblichen Teil 14 des Führungsgliedes 10 stets ein und dieselbe, mit der Zentri-Winkelhalbierenden 16 zusammenfallende Richtung hat. Die bei dieser Anordnung und Ausbildung des FührurgsglieSas notwendige Größe der Zentriwinkel 13,15 läßt sich bei vorgegebener Wickel-

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durchmesserdifferenz und vorgegebener Anordnung der Trommel 5 in Bezug auf den Führungstrichter 8 unschwer durch einen einfachen Rechenvorgang oder auf geometrische Weise ermitteln.

Wiesich aus den Fig. 3 bis 5 ersehen läßt, bildet der Meßgeber Bestandteil eines Regelkreises, der wie folgt arbeitet: In Fig. 3 gibt der Meßgeber 11 sein (elektrisches) zugspannungsproportionales Signal über eine Leitung 20 einer elektrischen Soll-Istwert-Vergfeichseinrichtung 21 auf, welche diesen Signalwert mit einem von einem Istwertgeber 22, ζ.Β, einem Potentiometer, gelieferten Signalistwert vergleicht. Das in üblicher Weise aus dem Differenzbetrag dieser Werte gewonnene Signal wird über eine Leitung 23 einer Gleichrichterbrücke 2*4 aufgegeben, deren dadurch herbeigeführte Steuerung eine entsprechende Änderung der dem Gleichstrommotor 25 über 26 zugeführten Ankerspannung bewirkt. Hierdurch wird der Ankerstrom des Gleichstrommotors 25 derart beeinflußt, daß sich gerade jene Drehzahl und jenes Moment ergeben, das der Versorgungsleitung 6 den gewünschten, innerhalb der vorgegebenen Grenzen gelegenen Zug verleiht. Die Kraftübertragung erfolgt dabei über die schematisch veranschaulichte Welle 27 und ein zwischen Motor 25 und Trommel 5 eingeschaltetes Getriebe 28. Mit dem Motor 25 ist ferner eine Bremse 29 starr gekuppelt, die in Betriebsp-ausen zur Stillsetzung des Motors über eine elektrische Einheit 30 und die Leitung 31 angesteuertfwird.

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Bei dem Blockschema nach Fig. ^ ist als Antriebsmotor anstelle eines Gleichstrommotors 25 ein Drehstrom-Käfigläufermotor 32 vorgesehen, dessen Momente in Abhängigkeit von Frequenz und Spannung eines statischen Umformers 33 gesteuert werden. Die Ansteuerung des Umformers 33 erfolgt analog dem Bloekschema in Fig. 3. Bei dem Bloekschema nach Fig. 5 findet als Antriebsmotor ein Drehstrom-Schleifringläufermotor 3Ά Verwendung, wobei die in dessen Rotor erzeugten Ströme in einer Choppereinheit gleichgerichtet werden. Der gleichgerichtete Strom xfird dabei von einem elektronischen Schalter, dem eigentlichen Chopper, mit einem bestimmten Tastverhältnis ein- und ausgeschaltet, so daß ein je nach Tastverhältnis mittlerer, größerer oder kleinerer Strom fließt. Das Tastverhältnis seinerseits oder auch die Pulsfolge oder beide werden analog den Blockschemen nach Fig. und 4 von der Ist-Sollwert-Vergldchseinrichtung 21 in zu Fig. 3 beschriebener Weise gesteuert.

Die Vorrichtung nach der Erfindung arbeitet, wie aus dem Vorstehenden ohne weiteres ersichtlich wird, mit großer Empfindlichkeit und schnellem Ansprechvermögeji bei zugleich einfachem konstruktiven Aufwand, der sich kostensenkend und die Betriebssicherheit erhöhend auswirkt. Bei der quasi-statische arbeitenden Vorrichtung nach dem vorbeschriebenen Beispiel ist ferner der Einfluß irgendwelcher Störfaktoren ausgeschlossen bzw. auf ein Mindestmaß herabgesetzt.

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Es .versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abwandlungen möglich sind. So ist es z.B. denkbar, das Führungsglied nicht zweiteilig, sondern einteilig auszubilden und z.B. schwenkbar oder drehbar (bei Ausgestaltung als Rolle) so aufzuhängen, daß es sich entsprechend der wickeldurchmesserabhängigen Richtungsänderung der Bewegungsbahn der Versorgungsleitung zwischen dem Führungsglied und der Trommel symmetrisch verlagert. Auch in einem solchen Falle kann bei entsprechender Anordnung des Kraftmeßgerätes sichergestellt werden, daß dieses stets eine wickeldurchmesserunabhängige Kraftkomponente ermittelt. Eine solche Verlagerung jedoch trägt andererseits gegebenenfalls einen Störfaktor in den Meßvorgang ein , der in bestimmten Fällen jedoch vernachlässigbar sein kann. Ferner kann bei zweiteiligem Rollenbogen der der Trommel abgewandte Teil begrenzt schwenkbar beweglich gelagert sein, wobei die Lagerachse nahe der Übergangsstelle und quer zur Laufrichtung der Versorgungsleitung angeordnet ist.

Claims

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- 13 Ansprüche;

1y Vorrichtung zur Versorgung von verfahrbaren Verbrauchern über eine von einer ortsfesten Anschluß-steile ausgehende und zum Verbraucher führende Versorgungsleitung, bestehend aus einer dem Verbraucher zugeordneten Speichertrommel für die Versorgungsleitung, einem Antriebsmotor für den riehtungsur-ijcehrtaren Drehantrieb der Trommel und einer der. Antriebsmotor zur üeg'ilier-ung der beim Verfahren -des Verbrauchers in der Versorgungsleitung auftretenden Zugspannung steuernden Einrichtung,, dadure?! gekennzeichnet, daß der Trommel (5) eir> die Versorgungsleitung (6) Ik Abstand von ihrer jeweiligen Auflauf- bzw. Ablaufstelle an der Trommel bereichsweise um lenkend e;"; Führungsrille¹ (IC) nefosngeordnet und diesem ein Meßgeber (11 )<:ugeordne-% ist·» der- die GroÄe einer Kraftkomponente (P ) der durch die umlenkung in die Versorgungsleitung eingetragenen Reaktionskraft ermittelt- und in eine Steuergröße für den Antriebsmotor ίο,32,3*4) der Trommel umwandelt.
2. Vorrichtung nach Anspruch "I₅, dadurch gekennzeichnet _s daß als Führungsglied ein' der Versorgungsleitung (6) bereichsweise eine kreisbogenabschnittfcrmige Bewegungsbahn aufprägender Hollen·' bogen (10) vorgesehen ist, der einen der Trommel (5) angewandten,, dieser gegenüber ortsfesten ersten Teil (12) urö einen relativ zu diesem begrenzt beweglich geführten, ein quasi-statiseh arbeitendes Meßgerät des Meßgebers (11) bebät-igenden zweiten Teil (I¹I) umfaßt, dessen Führungsbahn (17-13) innerhalb ihres vollen

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Zentriwinkels (15) mit der Versorgungsleitung unabhängig vom jeweils wirksamen Wickeldurchmesser der Trommel (5) ständig in Umschlingungseingriff steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (I¹O des Rollenbogens (10) parallel zur Winkelhalbierenden (16) seines Umschlingungswinkels (15) mit der Versorgungsleitung (6) verschieblich ist.
Jj. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die Führungsbahn (19-17)des ersten Teils (12) des Rollenbogens (10) etwa am tangentialen Einlaufpunkt (17) einer von der Trommel (5) bei maximalem Wickeldurchmesser ablaufenden Versorgungsleitung (6,6") in die Führungsbahn (17-18) des zweiten Rollenbogenteils (I¹O übergeht.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4j dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgeber (11) Bestandteil eines Regelkreises mit einer Ist-Sollwert-Vergleichseinrichtung (21)bildetj deren Ausgangssignal das Steuersignal für den Antriebsmotor (25,32,34) der Trommel (5) bildet.

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