DD217882A1 - Zugkraftmesseinrichtung fuer seile - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zugkraftmesseinrichtung zur indirekten Messung der in einem Seil anliegenden Zugkraft. Die Anwendung ist insbesondere auf Schiffen der Fischereiflotte vorgesehen. Es ist Ziel und Aufgabe der Erfindung, bei geringem Herstellungsaufwand eine hohe Messgenauigkeit, einen Ueberlastungsschutz der Messwertgeber und eine Selbstueberwachung des Messsystems abzusichern. Erfindungsgemaess wird dies dadurch erreicht, dass die Lagerung der Seiltrommel aus einem inneren Stuetzkoerper und einem aeusseren Stuetzkoerper besteht, die Stuetzkoerper als elastische Glieder ausgefuehrt und im gleichen Spannungsfeld auf einer gemeinsamen Grundplatte befestigt sind sowie ein Messwertgeber zwischen dem aeusseren und inneren Stuetzkoerper angeordnet ist.

Description

Titel der Erfindung '

Zugkraftmeßeinrichtung für Seile ,

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Zugkraftmeßeinrichtung zur indirekten' Messung der in einem Seil anliegenden Zugkraft. Die Anwendung ist insbesondere . auf Schiffen der Fischereiflotte vorgesehen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zugkraftmeßeinrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. So wird bei einer Ausführung das Seil über einen pendelnd aufgehängten Dreirollenblock geführt. An der mittleren Rolle wird die Radialkraft, die der anliegenden Seilzugkraft proportional ist, über Kraftmeßdosen gemessen. Nachteilig sind die großen Baumaße, die große Masse und die dreimalige Seilumlenkung. Insbesondere bei der laufenden Einstellung des Blockes in die Ebene der Seilzugkräfte tritt durch die große Masse ein seitliches Anlaufen des Seiles an der Rille auf, was einen erhöhten Seilverschleiß bedingt. Bekannt ist weiterhin eine Lösung, bei der die gesamte Winde auf einem in Meßrichtung elastischen Meßfundament angeordnet ist und' die Meßwerte über Kraftmeßdosen ermittelt werden. Die Meßgenauigkeit wird wesentlich durch die Steifigkeit des schiffbaulichen Fundamentes bestimmt, und für. das Meßfundament ist ein zusätzlicher Material- und Kostenaufwand erforderlich.

Bei einer weiteren Lösung erfolgt die Messung der. Seilzugkräfte über die horizontalen Lagerkräfte der Windentrommel. Hierbei wird der Lagerkörper über federnde Elemente in vertikaler Richtung gehalten und stützt sich in horizontaler, der Seilzugkraft entsprechenden Richtung, an Meßwertgebern ab. Diese Ausführung enthält keine Einrichtung zum Vorspannen des Widerlagers mit dem Meßwertgeber und dem Trommellager.

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Dies ist jedoch, beispielsweise beim Einsatz auf .Schiffen, unbedingt erforderlich, um bei durch den Seegang hervorgerufenen abhebenden Kräften, ,d.h. der oeilzugkraft entgegengesetzt wirkend, den Kontakt zum Meßwertgeber aufrechtzuerhalten.. Somit kann bei dieser Lösung die Messung von Seilzugkräften, die kleiner als die abhebenden Kräfte aus den Massenkräften sind, nicht erfolgen. Eine Selbstüberwachung ist aus vorgenannten Gründen gleichfalls nicht möglich. Ein Überlastungsschutz durch Absetzen der Be- ^ lastung auf "Kraftnebenschlüsse ist wegen des geringen Federweges der Meßwertgeber praktisch nicht realisierbar. Die Meßwertgeber müssen deshalb für eine maximale Belastung, die bis zur Seilbruchkraft gehen kann, ausgeführt werden. Dadurch.leidet die Genauigkeit der Anzeige im Nennmeßbereich der Winde, weil der Fehler der Meßwertgeber proportional .dem Wert der maximal zulässigen Belastung ist. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Anordnung der Widerlager für die Meßwertgeber so erfolgt, daß die gesamte Belastung aus der Seilzugkraft über die Meßivertgeber geleitet wird. Damit sind sehr große Meßwertgeber erforderlich. , ., '

Ziel der Erfindung . .'

Die Erfindung hat das Ziel, eine Zugkraftmeßeinrichtung für Seile zu entwickeln, die die aufgezeigten Nachteile vermeidet und bei .geringem Herst ellungsaufwand' die erforderliche Meßgenauigkeit absichert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Zugkraftmeßeinrichtung für Seile zu schaffen, die absichert, daß auch bei aus einem äußeren System, beispielsweise durch Schwingungen 'und Massenträgheitskräfte der Winde bei . Seegang resultierenden den Seilzugkräften überlagerten negativen Kräften · _r stets eine"Zugkraftauswertung gewährleistet wird, die Meßwertgeber nur für den Nennmeßbereich der Winde bei Gewährleistung eines Überlastungsschutzes ausgelegt v/erden brauchen, durch.die Meßwertgeber nicht die gesamte Belastung aus der Seilzugkraft aufzunehmen ist und eine Selbstüberwachung des Meßsystems realisiert ,wird. '

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Lagerung der Seiltrommel aus einem inneren und einem äußeren Stützkörper besteht. Die Stützkörper sind als elastische Glieder ausgeführt und im gleichen Spannungsfeld auf einer gemeinsamen Grundplatte befestigt. Der Meßwertgeber ist zwischen dem inneren und äußeren Stützkörper angeordnet. Zum Überlastungsschutz des Meßwertgebers ist im Kraftfluß zwischen dem inneren Stützkörper und dem äußeren Stützkörper der Meßwertgeber mit einem vorgespannten Federpaket angeordnet. Zur Gewährleistung einer Mindestbelastung des Meßwertgebers zur Selbstüberwachung ist im Kraftfiuß zwischen dem inneren Stützkörper und dem äußeren Stützkörper der Meßwertgeber mit einer weiteren Feder angeordnet. Die Federkonstanten des inneren Stützkörpers und des äußeren Stützkörpers können unterschiedlich ausgeführt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden

In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: Zugkraftmeßeinrichtung mit Windentrommel und Fundament Fig. 2: Schnittdarstellung der Zugkraftmeßeinrichtung

Die Trommel 1 ist in zwei Trommellagern 2, die mit je einer Zugkraftmeßeinrichtung ausgestattet sind, gelagert. Die Zugkraftmeßeinrichtungen sind in der Richtung des Seilauflaufen auf der Trommel 1, im dargestellten Beispiel in horizontaler Richtung, angeordnet. Die Einleitung des Drehmomentes des Antriebes in die Trommel 1 erfolgt so, daß keine horizontale Komponente auf die Trommellager 2 und damit auf die Zugkraftmeßeinrichtung wirkt. Die Meßwerte der beiden Zugkraftmeßeinrichtungen werden für die Zugkraftanzeige summiert. Nachfolgend wird die Funktion anhand der Verhältnisse an einer Trommellagerung 2 dargestellt. Die Vorgänge an der Gegenseite sind¹ analog. .

Die Zugkraftwirkt am Seil 3 und belastet überdie Trommel 1 das Trommellager 2. Der äußere Stützkörper 4 ist mit dem Trommellager 2 und dem G-ehause 5. fest verbunden. Der Meßwertgeber 6 ist im Gehäuse, 5 befestigt und liegt über eine Einrichtung zum Überlastungsschutz, eine Einrichtung zur Erzielung einer Vorspannung und eine Einrichtung zur Erzielung einer Mindestvorspannung am inneren Stützkörper 7 an. Der innere Stützkörper 7 und der äußere Stützkörper 4 sind gemeinsam mit der Grundplatte 8 fest verbunden. Die Grundplatte 8 ist auf dem Fundament .9 befestigt. Die Einrichtung zur Einstellung der Vorspannung besteht aus dem Gewindebolzen 1o und der Mutter 11 und hat die Aufgabe, durch Herausschrauben des Gewindebolzens 1o aus der Mutter 11 eine solche Längenänderung zwischen dem inneren Stützkörper 7, der Kraftfluß dabei erfolgt über den Druckbolzen 12, das vorgespannte Federpaket 13, die Druckplatte 14,.den Meßwertgeber 6 und das Gehäuse 5, und dem äußeren Stützkörper 4 zu erreichen, die die erforderliche Vorspannung zwischen den als Feder wirkenden Stützkörpern 4, 7 absichert.

Der äußere Stützkörper 4 ist als kastenförmiger Träger ausgebildet. Durch die Belastung des Trommellagers 2 in horizontaler Richtung ergibt sich an dem äußerenStützkörper 4 ein Biegemoment, welches seine Verformung bewirkt. Über den Meßwertgeber 6, die Druckplatte 14, das Federpaket 13, die Mutter 11, den Gewindebolzen 1o und den Druckbolzen 12 gibt der äußere Stützkörper.4 diese Verformung an den inneren Stützkörper 7 weiter und verursacht damit auch am inneren Stützkörper 7 ein Biegemoment, Sind die Federkonstanten der Stützkörper 4^ 7 gleich, so nimmt jeder von iiinen .die halbe Belastung des Trommellagers 2 auf, so daß über den Meßwertgeber 6 nur die halbe Belastung zu übertragen ist. Der Meßwertgeber kar^x also kleiner sein, als der Belastung des Trommellagers 2 entspricht. Wählt man die Federkonstanten der Stützkörper 4, 7 unterschiedlich, ändert sich im Verhältnis der Federkonstanten die erforderliche Größe des Meßwertgebers 6. ^Damit ist eine zweckmäßige Anpassung der zu messenden Zugkraft an die Größe des Meßwertgebers 6 möglich. Der Stützkörper 4 und der Stützkörper 7 sind so auf einer gemeinsamen Grundplatte 8 angeordnet, daß zusätzliche Kräfte aus dem äußeren System, beispielsweise bei Anordnung der Einrichtung auf einem Schiff durch Verformungen aus dem Schiffskörper, über das Fundament 9 und die Grundplatte 8 analog in den Stütz- . körper 4, und den Stützkörper 7 eingeleitet werden und damitdas Meßergebnis

nicht verfälschen. Dies erfolgt, indem die Anschlußquerschnitte des Stützkörpers 7 und des Stützkörpers 4 im gleichen Spannungsfeld mit der Grundplatte 8 verbunden sind. Im dargestellten Beispiel sind die Stützkörper 4, 7 auf der Grundplatte 8 mit ihren kastenförmigen Querschnitten direkt nebeneinander angeschweißt. Dadurch entsteht am gesamten Umfang eine gemeinsame Befestigungslinie, die analogen Einflüssen vom Fundament 9 unterliegt. Es ist auch eine Befestigung des einen Stützkörpers direkt am anderen Stützkörper oberhalb der Grundplatte 4 möglich.

Die Größe der erforderlichen Vorspannung wird durch die horizontal wirkenden Beschleunigungen und die auf die Trommellager.2 wirkenden Massen, u.a. aus der Trommel 1 einschließlich aufgewickeltem Seil 3, bestimmt. Durch die Beschleunigung dieser Massen, beispielsweise durch die, Schiffsbewegung im Seegang werden Kräfte verursacht, die das Meßergebnis positiv und negativ beeinflussen. Bei in Meßrichtung positiven Beschleunigungskräften wird der Meßwert des Meßwertgebers 6 erhöht und bei negativen Beschleunigungskräften niedriger. Diese Verfälschung des Meßergebnisses läßt sich mit bekannten Einrichtungen korrigieren, bei negativen Beschleunigungskräften jedoch nur solange, wie diese Kräfte kleiner als die Seilzugkraft sind. Übersteigen die negativen Beschleunigungskräfte die anliegende Seilzugkraft, führt dies zu einem Abheuen des Druckbolzens 12 von dem inneren Stützkörper 7. Deshalb wurde bei der erfindungsgemäßen Lösung eine Einrichtung zur Vorspannung vorgesehen. Dabei wird die Vorspannung mindestens so groß eingestellt, wie dies den maximal auftretenden Beschleunigungskräften entspricht. Übersteigen beim praktischen Einsatz der Einrichtung die negativen Beschleunigungskräfte die anliegende Seilzugkraft, wird ein Abheben des Druckbolzens 12 von dem inneren Stützkörper 7 vermieden, indem die Feder 15 nachgibt und die erforderliche Mindestvorspannung absichert. Damit ist auch der Einbau einer Selbstüberwachungseinrichtung möglich, bei der Fehler im System signalisiert werden, sobald ein Meßsignal gegen Null geht. ,

Die Einrichtung zur Überlastungssicherung besteht aus der Druckplatte und der Druckplatte 14 zwischen denen das Federpaket 13 über die Mutter durch die Spannbolzen 17 vorgespannt angeordnet ist.

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Die Vorspannung des Federpaketes 13 ist so groß gewählt, wie es der maximal zu messenden Seilzugkraft zuzüglich der positiven Beschleunigungskraft entspricht. Steigt die Belastung des Meßwertgebers 6 über diesen Wert an, so wird das Federpaket 13 zusammengedrückt und eine Überlastung des Meßwertgebers 6 wird verhindert.

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch

   . Zugkraftmeßeinrichtung zur indirekten Messung der in einem Seil anliegenden Zugkraft durch Erfassung der Lagerkräfte der Seiltrommel, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Seiltrommel aus einem inneren Stützkörper (7) und einem äußeren Stützkörper. (4) besteht, der Stützkörper (4) und der Stützkörper (7) als elastische Glieder ausgeführt und im gleichen Spannungsfeld auf einer gemeinsamen Grundplatte (8) befestigt sind sowie ein Meßwertgeber (6) zwischen dem Stützkörper (4) und dem Stützkörper (7) angeordnet ist.
2. 2. Zugkraftmeßeinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Überlastungsschutz des Meßwertgebers (6) im Kraftfluß zwischen dem inneren Stützkörper (7) und dem äußeren Stützkörper (4) der Meßwertgeber (6) mit einem vorgespannten Federpaket (13) angeordnet ist.
3. 3. Zugkraftmeßeinrichtung nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewährleistung einer Mindestbelastung des Meßwertgebers (6) zur Selbstüberwachung im Kraftfluß zwischen, dem inneren Stützkörper (J) und dem äußeren Stützkörper (4) der Meßwertgeber (6) .mit einer Feder (15) angeordnet ist. .
4. 4. Zugkraftmeßeinrichtung nach den Punkten 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstanten des inneren Stützkörpers (7) und des äußeren Stützkörpers (4) unterschiedlich ausgeführt sind.

   - Hierzu ein' Blatt Zeichnungen -