[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Kettenzuges mit einem
elektrischen Antriebsmotor, der abtriebsseitig über eine Rutschkupplung mit einem
Getriebe verbunden ist. Auch betrifft die Erfindung einen Kettenzug mit einem elektrischen
Antriebsmotor, der abtriebsseitig über eine Rutschkupplung mit einem Getriebe verbunden
ist.
[0002] Aus dem deutschen Patent DE 199 27 847 C1 ist ein Kettenzug mit einem elektrischen
Antriebsmotor bekannt, dessen Motorwelle mit einem nachgeschalteten Getriebe verbunden
ist. Die Motorwelle ist über eine Rutschkupplung mit einer Eingangswelle des Getriebes
verbunden. An dem dem Antriebsmotor gegenüberliegenden Ende der Getriebeeingangswelle
ist eine elektromagnetisch betätigbare Scheibenbremse angeordnet.
[0003] Auch sind allgemein Kettenzüge bekannt, deren Bremse an der Abtriebswelle des Antriebsmotors
und somit vor der Rutschkupplung angeordnet ist.
[0004] Bei derartigen Kettenzügen kann eine Überlastung des Kettenzuges, ein defekter Endschalter
oder ein nicht erfolgtes Lüften der Bremse als Fehlfunktion nicht nur zu einem gewünschten
Durchrutschen der Rutschkupplung sondern auch zu deren thermischen Überlastung führen.
Je nach Bauweise des Kettenzugs kann dies zu einem starken Verschleiß oder Zerstörung
der Rutschkupplung führen oder gar die Last abstürzen.
[0005] Des Weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 38 38 058 A1 eine Vorrichtung
zur Überwachung einer Antriebskette auf Unterbrechung des Kraftflusses bekannt. Die
Antriebskette weist hier eine formschlüssige Kraftübertragung zwischen einem Elektromotor
und einem als Seiltrommel eines Seilzuges ausgebildeten Lastangriffspunkt auf. Der
Seiltrommel ist eine Zusatzbremse zugeordnet, die betätigt wird, wenn eine Drehzahlabweichung
zwischen einem ersten dem Elektromotor zugeordneten Drehzahlsensor und einem zweiten
der Seiltrommel zugeordneten Drehzahlsensor festgestellt wird. Über die Zusatzbremse
kann somit ein Lastabsturz verhindert werden.
[0006] Diese Überwachungsvorrichtung sieht nicht vor, den Elektromotor bei unterbrochenen
Kraftschluss abzuschalten, da dieser bei unterbrochenen Kraftfluss einfach nur unbelastet
leer läuft. Auch erfolgt hier die Überwachung über die Auswertung von zwei Drehzahlsignalen
von zwei Drehzahlsensoren. Eine Abweichung der Drehzahl des Elektromotors von seinen
Betriebsdaten im Sinne einer Über- beziehungsweise Unterdrehzahl wird durch diese
Überwachungsvorrichtung nicht erkannt.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung eines Kettenzuges
und einen konstruktiv einfachen Kettenzug mit einer Rutschkupplung zu schaffen, die
einen sicheren Betrieb des Kettenzuges ermöglichen.
[0008] Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch
einen Kettenzug mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis
6 enthalten eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens und die Unteransprüche
8 bis 10 enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen des Kettenzugs.
[0009] Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zur Überwachung eines Kettenzuges mit einem
elektrischen Antriebsmotor, der abtriebsseitig über eine Rutschkupplung mit einem
Getriebe verbunden ist, eine sichere Betriebsweise des Kettenzuges dadurch erreicht,
dass über einen Sensor die Drehzahl des Getriebes ermittelt wird, die ermittelte Drehzahl
des Getriebes in einer Steuervorrichtung mit der aus Betriebsdaten des Antriebsmotors
ermittelten Betriebsdrehzahl des Antriebsmotors verglichen wird und bei Feststellung
einer Abweichung der Drehzahl des Getriebes von der Betriebsdrehzahl unter Berücksichtigung
von Toleranzen und gegebenenfalls Übersetzungsverhältnis des Getriebes der Antriebsmotor
abgeschaltet wird.
[0010] Hierdurch wird besonders einfach eine thermische Überlastung der Rutschkupplung vermieden.
Auch ist eine Minimierung des Verschleißes der Rutschkupplung zu erreichen. Des Weiteren
kann über den erfindungsgemäßen Sensor auch sehr schnell mit einer Ansprechzeit unter
einer Sekunde eine Überlastung des Kettenzuges erkannt werden.
[0011] Vorteilhafter Weise erfordert die Erfindung nur die Verwendung eines einzigen Drehzahlsensors,
da dessen Messwert für den Überwachungsvorgang mit einer zuvor ermittelten in der
Steuervorrichtung abgelegten Betriebsdrehzahl verglichen wird, die für den gerade
aktuellen Betriebszustand charakteristisch ist. Die über die Überwachung ermittelten
Abweichungen können in Bezug auf die hinterlegte Betriebsdrehzahl Über- oder Unterdrehzahlen
sein, die üblicher Weise aus Fehlfunktionen des Antriebsmotors, der Rutschkupplung,
des Getriebes oder der Bremse resultieren. Diese Bauteile des Kettenzuges können somit
alle über einen einzigen Drehzahlsensor in Kombination mit der in der Steuervorrichtung
abgelegten Betriebsdrehzahl überwacht werden.
[0012] In vorteilhafter Weise erfolgt gleichzeitig mit dem Abschalten des Antriebsmotors
auch eine bremsende Betätigung einer antriebsseitig mit dem Getriebe verbundenen Bremse,
so dass neben einer Überlastung der Rutschkupplung bei weiter laufendem Antriebsmotor
auch eine Abstürzen einer Last, die über eine Kette und ein Kettenrad mit der Getriebeausgangswelle
verbunden ist, sicher vermieden wird.
[0013] Der Vergleich der Drehzahl des Getriebes mit der aus Betriebsdaten des Antriebsmotors
ermittelten Betriebsdrehzahl wird besonders einfach, wenn über den Sensor die Drehzahl
der sich an die Rutschkupplung anschließenden Getriebeeingangswelle ermittelt wird.
Da der Sensor an der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, kann neben einer Überwachung
der Rutschkupplung dieser Sensor auch Fehlfunktionen einer an der Getriebeeingangswelle
angeordneten Bremse erkennen und somit ein Heißlaufen der Bremse vermieden werden.
[0014] Besonders einfach wird eine Anpassung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens
an die jeweils aktuellen Betriebszustände des Kettenzuges, wenn die aus Betriebsdaten
des Antriebsmotors vorzugsweise empirisch ermittelte Betriebsdrehzahl des Antriebsmotors
jeweils bereits auf verschiedene Betriebszustände des Kettenzuges angepasst in der
Steuervorrichtung abgelegt beziehungsweise gespeichert ist.
[0015] Des Weiteren kann bereits in der Steuervorrichtung berücksichtig werden, dass während
des Betriebes des Kettenzuges, insbesondere bei einem Wechsel zwischen einzelnen Betriebszuständen,
die von einer auf eine andere Betriebsdrehzahl sich ändert. Hierfür ist vorgesehen,
dass die Steuervorrichtung hinsichtlich der Zeiträume, die für einen Wechsel zwischen
den jeweiligen Betriebszustände erforderlich ist, und der zulässigen innerhalb der
zugeordneten Zeiträume zu erreichenden Betriebsdrehzahl einstellbar beziehungsweise
programmierbar ist. Wird beispielsweise ein üblicher Zeitraum für ein Hochlaufen des
Kettenzuges aus der langsamen Hubgeschwindigkeit in die schnelle Hubgeschwindigkeit
überschritten, wird der Antriebsmotor abgeschaltet und gegebenenfalls die Bremse angesteuert.
Auch bei diesen Zeiträumen können Toleranzen berücksichtigt werden, um den Betrieb
des Kettenzuges nicht zu stören.
[0016] Der für die Überwachung erforderliche Vergleich wird zusätzlich vereinfacht, wenn
die in der Steuervorrichtung abgelegten beziehungsweise gespeicherten Betriebsdrehzahlen
in Form von Betriebsdrehzahlbereichen vorliegen und somit bereits zusätzlich die Informationen
über den zulässigen Toleranzbereich in Bezug auf die Betriebsdrehzahl für den jeweiligen
Betriebszustand enthalten. Das gilt auch für die Zeiträume.
[0017] In Bezug auf den Kettenzug mit einem elektrischen Antriebsmotor, der abtriebseitig
über eine Rutschkupplung mit einem Getriebe verbunden ist, wird erfindungsgemäß eine
sichere Betriebsweise des Kettenzuges dadurch erreicht, dass ein Sensor zur Erfassung
der Drehzahl des Getriebes vorgesehen ist, der mit einer Steuervorrichtung verbunden
ist, die Steuervorrichtung mit dem Antriebsmotor verbunden ist und über die Steuervorrichtung
die aus den Messwerten von dem Sensor und den Messwerten oder Betriebsdaten des Antriebsmotors
ermittelten Drehzahlen vergleichbar sind und eine Feststellung einer Abweichung der
Drehzahl des Getriebes von der Motordrehzahl unter Berücksichtigung von Toleranzen
und gegebenenfalls Übersetzungsverhältnis des Getriebes eine Abschaltung des Antriebsmotors
bedingt.
[0018] In vorteilhafter Weise erfolgt gleichzeitig mit dem Abschalten des Antriebsmotors
auch eine bremsende Betätigung einer abtriebsseitig mit dem Getriebe verbundenen Bremse,
so dass neben einer Überlastung der Rutschkupplung bei weiter laufendem Antriebsmotor
auch eine Abstürzen einer Last, die über eine Kette und ein Taschenrad mit der Getriebeausgangswelle
verbunden ist, sicher vermieden wird.
[0019] Eine Vereinfachung des Vergleiches der Drehzahl des Getriebes mit der aus Betriebsdaten
oder Messwerten des Antriebsmotors ermittelten Motordrehzahl wird dadurch erreicht,
dass der Sensor zur Ermittlung der Drehzahl der Getriebeeingangswelle an die sich
der Rutschkupplung anschließenden Getriebeeingangswelle angeordnet ist.
[0020] In vorteilhafter und konstruktiv einfacher Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der
Sensor als drehfest auf der Getriebeeingangswelle ausgebildete Fächerscheibe ausgebildet,
dessen Drehzahl über eine Lichtschranke ermittelt wird.
[0021] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand einer einzigen Figur näher erläutert.
Diese Figur zeigt in schematischer Darstellung die wesentlichen Antriebskomponenten
eines Kettenzuges 1. Der Kettenzug 1 weist einen elektrischen Antriebsmotor 2 mit
einer auf der Abtriebseite des Antriebsmotor 2 herausragenden Motorwelle 3 auf. Die
Motorwelle 3 ist koaxial zu einer Getriebeeingangswelle 4 angeordnet und mit dieser
drehfest verbunden. Die Getriebeeingangswelle 4 ist im Bereich ihrer Enden über ein
erstes Lager 5 und ein zweites Lager 6, die vorzugsweise als Wälzlager ausgebildet
sind, gelagert. Die Getriebeeingangswelle 4 ist Bestandteil eines Getriebes 7, das
im vorliegenden Ausführungsbeispiel einstufig ausgebildet ist, aber durchaus auch
mehrstufig sein kann. Das Getriebe 7 besteht im Wesentlichen aus der Getriebeeingangswelle
4 zwischen deren Lager 5 und 6 ein erstes Zahnrad 8 angeordnet ist, das mit einem
zweiten Zahnrad 9 kämmt. Dieses zweite Zahnrad 9 der einzigen Getriebestufe des Getriebes
7 ist drehfest auf einer Getriebeausgangswelle 10 angeordnet, die beidseitig des zweiten
Zahnrades 9 mit einem dritten Lager 11 und einem vierten Lager 12, die vorzugsweise
als Wälzlager ausgebildet sind, gelagert ist. Die Getriebeeingangswelle 4 und die
Getriebeausgangswelle 10 sind hier mit Abstand voneinander und parallel zueinander
angeordnet. An einem Ende der Getriebeausgangswelle 10 ist drehfest ein Kettenrad
13 angeordnet. Dieses Kettenrad 13 dient in üblicher Weise zum formschlüssigen Antrieb
der nicht dargestellten Kette des Kettenzuges 1, die nach erfolgtem Hubvorgang des
Kettenzuges 1 von dem Kettenrad 13 in einen nicht dargestellten Kettenspeicher einläuft.
[0022] Des Weiteren ist aus der einzigen Figur ersichtlich, dass im Verlauf der Getriebeeingangswelle
4 und vorzugsweise in Richtung des ersten Zahnrades 8 gesehen hinter dem ersten Lager
5 eine Rutschkupplung 14 als Überlastschutz angeordnet ist. Die Rutschkupplung 14
besteht im Wesentlichen aus einer Kupplungsscheibe 15 mit einem ringförmigen Kupplungsbelag
16, einer Druckscheibe 17 und einem nicht dargestellten Federelement zur Erzeugung
einer Vorspannung zwischen Druckscheibe 17 und Kupplungsscheibe 15. Die Druckscheibe
17 und Kupplungsscheibe 15 sind jeweils drehfest auf der im Bereich der Rutschkupplung
14 unterbrochenen Getriebeeingangswelle 4 angeordnet. Um die Rutschkupplung 14 unter
eine das maximal übertragbare Drehmoment bestimmende Vorspannung zu setzen, ist das
nicht dargestellte Federelement vorgesehen, das vorzugsweise aus aneinander anliegenden
und auf der Getriebeeingangswelle angeordneten Federscheiben besteht. Das Paket aus
den Federelementen stützt sich auf einer Seite an der Getriebeeingangswelle 4 und
auf der anderen Seite am ersten Lager 5.
[0023] An dem den Antriebsmotor 2 gegenüberliegenden Ende und somit vom Antriebsmotor 2
aus gesehen hinter der Rutschkupplung 14 ist ein Sensor 18 zur Ermittlung der Drehzahl
der Getriebeeingangswelle 4 angeordnet. Der Sensor 18 ist vorzugsweise als nicht dargestellte
Fächerscheibe ausgebildet, die mit der Getriebeeingangswelle 4 umlaufend an deren
Ende angeordnet ist. Im Bereich der Fächer der Fächerscheibe ist eine Lichtschranke
angeordnet, über deren ermittelte Frequenz der Lichtschrankenunterbrechung in einer
mit dem Sensor 18 verbundenen Steuervorrichtung 19 die Drehzahl der Getriebeeingangswelle
4 ermittelt wird.
[0024] Außerdem ist auf der Getriebeeingangswelle 4 eine vorzugsweise elektromagnetisch
betätigbare Bremse 20 angeordnet, die über die Steuervorrichtung 19 angesteuert werden
kann.
[0025] Des Weiteren sind in dieser Steuervorrichtung 19 für verschiedenste Betriebszustände
die sich üblicher Weise entstellenden Bereiche von Betriebsdrehzahlen des Antriebsmotors
2 abgelegt beziehungsweise gespeichert. In diesem Zusammenhang werden unter Betriebszustand
beispielsweise Stillstand, Senken mit hoher Geschwindigkeit, Senken mit niedriger
Geschwindigkeit, Heben mit hoher Geschwindigkeit, Heben mit niedriger Geschwindigkeit,
Wechseln zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit im Hub- beziehungsweise Senkbetrieb
sowie Anheben oder Absenken aus dem Stillstand mit hoher oder niedriger Geschwindigkeit
bis zum Erreichen der hohen beziehungsweise niedrigen Geschwindigkeit verstanden.
Der aktuell anwendbare Betriebszustand ergibt sich aus der Stellung des Bedienerschalters
für den Antriebsmotor 2. Die sich einstellenden Bereiche von Betriebsdrehzahlen des
Antriebsmotors 2 sind für die üblicher Weise verwendeten Motortypen und Netzfrequenzen
empirisch ermittelbar. Eine Berechnung ist auch möglich. Die Steuervorrichtung 19
ist hinsichtlich der Zeiträume, die für einen Wechsel zwischen den Betriebszuständen
erforderlich ist, und der zulässigen jeweils innerhalb der zugeordneten Zeiträume
zu erreichenden Betriebsdrehzahlbereiche einstellbar beziehungsweise programmierbar.
Somit kann die Steuervorrichtung 19 auf die verschiedenen Betriebszustände optimiert
eingestellt werden. So kann beispielsweise für die langsame Hubbewegung ein Zeitraum
von mehreren Hundert Millisekunden (beispielsweise 700 ms) vorgesehen werden, bevor
eine Abschaltung von Bremse 20 und Antriebsmotor 2 erfolgt, um eine Überprüfung und
eine Einstellung der Rutschkupplung 14 zu ermöglichen. Die Zeiträume und Betriebsdrehzahlbereiche
werden so gewählt, dass weder Antriebsmotor 2, Bremse 20 oder Rutschkupplung 14 überlastet
werden noch dass eine unzulässige Lastbewegung erfolgen kann.
[0026] Durch Anwendung der bei dem Sensor 18 möglichen Drehrichtungserkennung kann die Überwachung
des Kettenzuges 1 auch drehrichtungsabhängig, d. h. in Hubbeziehungsweise Senkrichtung,
erfolgen. Da die Steuervorrichtung 19 über die nicht dargestellte Bedienvorrichtung
für den Kettenzug 1 das Steuersignal für die gewünschte Bewegungsrichtung der Last
(Heben oder Senken) erhält, kann zusätzlich die Übereinstimmung zwischen gewünschter
Bewegungsrichtung und tatsächlicher Bewegungsrichtung überwacht werden.
[0027] Sollte es nun zu einem Durchrutschen oder Versagen der Rutschkupplung 14 kommen,
wird dies sofort über die Steuervorrichtung 19 durch den Vergleich der Drehzahl der
Getriebeeingangswelle 4 mit dem in der Steuervorrichtung 19 für den verwendeten Antriebsmotors
2 abgelegten Betriebsdrehzahlbereich für den jeweiligen aktuellen Betriebszustand
und der nun vorhanden Abweichung erkannt und die Steuervorrichtung 19 wird sofort
den Antriebsmotor 2 abschalten und gleichzeitig die Bremse 20 für den Bremsvorgang
ansteuern. Somit kann erfolgreich ein Abstürzen der Last vermieden werden. Sollte
das Durchrutschen der Rutschkupplung 14 durch eine nicht gelüftete Bremse 20 bedingt
sein, kann durch das sofortige Abschalten des Antriebsmotor 2 auch ein Heißlaufen
der Bremse 20 vermieden werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Bremse
20 an dem dem Antriebsmotor 2 abgewandten Ende der Getriebeeingangswelle 4 angeordnet
und somit vom Antriebsmotor 2 aus gesehen hinter der Rutschkupplung 14.
[0028] Um im Bedarfsfall den Antriebsmotor 2 abschalten und die Bremse 20 ansprechen zu
können, ist die Steuervorrichtung 19 entsprechend mit dem Antriebsmotor 2 und der
Bremse 20 verbunden.
Bezugszeichenliste
[0029]
- 1
- Kettenzug
- 2
- Antriebsmotor
- 3
- Motorwelle
- 4
- Getriebeausgangswelle
- 5
- erstes Lager
- 6
- zweites Lager
- 7
- Getriebe
- 8
- erstes Zahnrad
- 9
- zweites Zahnrad
- 10
- Motorwicklung
- 11
- drittes Lager
- 12
- viertes Lager
- 13
- Kettenrad
- 14
- Rutschkupplung
- 15
- Kupplungsscheibe
- 16
- Kupplungsbelag
- 17
- Druckscheibe
- 18
- Sensor
- 19
- Steuervorrichtung
- 20
- Bremse
1. Verfahren zur Überwachung eines Kettenzuges mit einem elektrischen Antriebsmotor (2),
der abtriebsseitig über eine Rutschkupplung (14) mit einem Getriebe (7) verbunden
ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass über einen Sensor (18) die Drehzahl des Getriebes (7) ermittelt wird, die ermittelte
Drehzahl des Getriebes (7) in einer Steuervorrichtung (19) mit der aus Betriebsdaten
des Antriebsmotors (2) ermittelten Betriebsdrehzahl des Antriebsmotors (2) verglichen
wird und bei Feststellung einer Abweichung der Drehzahl des Getriebes (7) von der
Betriebsdrehzahl unter Berücksichtigung von Toleranzen und gegebenenfalls Übersetzungsverhältnis
des Getriebes (7) der Antriebsmotor (2) abgeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem Abschalten des Antriebsmotors (2) eine abtriebsseitig mit dem
Getriebe (7) verbundene Bremse (20) bremsend betätigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über den Sensor (18) die Drehzahl der sich an die Rutschkupplung (14) anschließenden
Getriebeeingangswelle (4) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Betriebsdaten des Antriebsmotors (2) vorzugsweise empirisch ermittelte Betriebsdrehzahl
des Antriebsmotors (2) jeweils für verschiedene Betriebszustände des Kettenzuges (1)
in der Steuervorrichtung (19) abgelegt beziehungsweise gespeichert ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (19) hinsichtlich der Zeiträume, die für einen Wechsel zwischen
den jeweiligen Betriebszustände erforderlich ist, und der zulässigen innerhalb der
zugeordneten Zeiträume zu erreichenden Betriebsdrehzahl einstellbar beziehungsweise
programmierbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuervorrichtung (19) die jeweiligen Betriebsdrehzahlen in Form von Betriebsdrehzahlbereichen
abgelegt beziehungsweise gespeichert sind.
7. Kettenzug mit einem elektrischen Antriebsmotor (2), insbesondere zur unter Verwendung
des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, der abtriebsseitig über eine Rutschkupplung
(14) mit einem Getriebe (7) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Sensor (18) zur Erfassung der Drehzahl des Getriebes (7) vorgesehen ist, der
mit einer Steuervorrichtung (19) verbunden ist, die Steuervorrichtung (19) mit dem
Antriebsmotor (2) verbunden ist und über die Steuervorrichtung (19) die aus den Messwerten
von dem Sensor (18) und Betriebsdaten des Antriebsmotors (2) ermittelten Drehzahlen
vergleichbar sind und eine Feststellung einer Abweichung der Drehzahl des Getriebes
(7) von der Motordrehzahl unter Berücksichtigung von Toleranzen und gegebenenfalls
Übersetzungsverhältnis des Getriebes (7) eine Abschaltung des Antriebsmotors (2) bedingt.
8. Kettenzug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem Abschalten des Antriebsmotors (2) eine abtriebsseitig mit dem
Getriebe (7) verbundene Bremse (20) bremsend betätigt wird.
9. Kettenzug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18) zur Ermittlung der Drehzahl der Getriebeeingangswelle (4) an die
sich der Rutschkupplung (14) anschließenden Getriebeeingangswelle (4) angeordnet ist.
10. Kettenzug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18) als drehfest auf der Getriebeeingangswelle (4) ausgebildete Fächerscheibe
ausgebildet ist, dessen Drehzahl über eine Lichtschranke ermittelt wird.