DD217882A1

DD217882A1 - PULL MEASURING DEVICE FOR ROPES

Info

Publication number: DD217882A1
Application number: DD25526283A
Authority: DD
Inventors: Erich Galenbeck; Dieter Gutzmann; Ulrich Ogrzewalla
Original assignee: Klement Gottwald Werke Veb
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1985-01-23

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.The invention relates to a Zugkraftmesseinrichtung for indirect measurement of the applied tension in a rope. The application is intended in particular on vessels of the fishing fleet. It is the object and the object of the invention to ensure high measurement accuracy, overload protection of the transducers and self-monitoring of the measuring system with low production costs. According to the invention, this is achieved in that the mounting of the cable drum consists of an inner support body and an outer support body, the support bodies are designed as elastic members and fastened in the same stress field on a common base plate and a sensor is arranged between the outer and inner support bodies.

Description

Titel der Erfindung ' Title of the invention

Zugkraftmeßeinrichtung für Seile , Tensile force measuring device for ropes ,

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Zugkraftmeßeinrichtung zur indirekten' Messung der in einem Seil anliegenden Zugkraft. Die Anwendung ist insbesondere . auf Schiffen der Fischereiflotte vorgesehen.The invention relates to a Zugkraftmeßeinrichtung for indirect 'measurement of the applied tension in a rope. The application is particular. provided on ships of the fishing fleet.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.Tensile force measuring devices are known in various embodiments. Thus, in one embodiment, the rope is guided over a pendulum-suspended three-roller block. At the middle roller, the radial force, which is proportional to the applied cable tensile force, measured by load cells. Disadvantages are the large dimensions, the large mass and the triple rope deflection. In particular, in the current setting of the block in the plane of the cable tensile forces occurs by the large mass lateral tarnishing of the rope on the groove, which causes increased rope wear. Also known is a solution in which the entire winch is arranged on a measuring foundation which is elastic in the measuring direction and the measured values are determined by means of load cells. The measurement accuracy is essentially determined by the rigidity of the shipbuilding foundation, and for. the measuring foundation is an additional material and cost required.

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.In another solution, the measurement of the. Pulling forces via the horizontal bearing forces of the winch drum. Here, the bearing body is held by resilient elements in the vertical direction and is supported in a horizontal, the cable tensile force corresponding direction, on transducers. This embodiment does not include means for biasing the abutment with the transmitter and the drum bearing.

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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. , ., 'However, this is essential, for example, when used on .Schiffen, in order to maintain contact with the transmitter caused by the seagoing lifting forces, ie the oeilzugkraft opposite. Thus, in this solution, the measurement of Seilzugkräften that smaller than the uplifting forces from the mass forces are not done. A self-monitoring is also not possible for the aforementioned reasons. Overload protection by relieving the load to "force shunts" is virtually impossible due to the low spring travel of the transducers, so the transducers must be designed for a maximum load that can go up to the breaking load Nominal measuring range of the winch, because the error of the transmitter is proportional to the value of the maximum permissible load Another disadvantage is that the arrangement of the abutment for the transmitter takes place so that the entire load from the cable traction over the Meßivertgeber is passed very large transducers required.,., '

Ziel der Erfindung . .'Object of the invention. . '

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.The invention has the aim of developing a Zugkraftmeßeinrichtung for ropes, which avoids the disadvantages shown and at. Low Herst ellungsaufwand 'ensures the required accuracy.

Darlegung des Wesens der Erfindung Explanation of the essence of the invention

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. 'It is the object of the invention to provide a Zugkraftmeßeinrichtung for ropes, which ensures that even when from an external system, for example by vibrations' and inertia forces of the winds at. Swell resulting the cable forces superimposed negative forces · _r always a "tension evaluation is ensured only designed for the nominal range of the winds, while ensuring an overload protection v need the transmitter / ground, durch.die transmitter the entire burden is not to take from the line pull and a self-monitoring realized by the measuring system.

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.According to the invention this is achieved in that the storage of the cable drum consists of an inner and an outer support body. The support bodies are designed as elastic members and fastened in the same stress field on a common base plate. The transmitter is disposed between the inner and outer support bodies. For overload protection of the transmitter is arranged in the power flow between the inner support body and the outer support body of the transmitter with a prestressed spring assembly. To ensure a minimum load of the transmitter for self-monitoring is arranged in Kraftfiuß between the inner support body and the outer support body of the transmitter with a further spring. The spring constants of the inner support body and the outer support body can be made different.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werdenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment

In der zugehörigen Zeichnung zeigen In the accompanying drawing show

Fig. 1: Zugkraftmeßeinrichtung mit Windentrommel und Fundament Fig. 2: Schnittdarstellung der ZugkraftmeßeinrichtungFig. 1: Zugkraftmeßeinrichtung with winch drum and foundation Fig. 2: sectional view of 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. .The drum 1 is in two drum bearings 2, which are each equipped with a Zugkraftmeßeinrichtung stored. The Zugkraftmeßeinrichtungen are arranged in the direction of the cable run on the drum 1, in the illustrated example in the horizontal direction. The introduction of the torque of the drive in the drum 1 is such that no horizontal component acts on the drum bearings 2 and thus on the Zugkraftmeßeinrichtung. The measured values of the two Zugkraftmeßeinrichtungen are summed for the Zugkraftanzeige. The function is shown below on the basis of the conditions on a drum bearing 2. The processes on the opposite side are ¹ 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.The tensile force acts on the cable 3 and loaded on the drum 1, the drum bearing 2. The outer support body 4 is fixedly connected to the drum bearing 2 and the G-ehause 5th The transmitter 6 is mounted in the housing, 5 and is located on a device for overload protection, a device for obtaining a bias voltage and means for achieving a minimum bias on the inner support body 7 at. The inner support body 7 and the outer support body 4 are firmly connected together with the base plate 8. The base plate 8 is mounted on the foundation .9. The means for adjusting the bias consists of the threaded bolt 1o and the nut 11 and has the task by unscrewing the threaded bolt 1o from the nut 11 such a change in length between the inner support body 7, the power flow takes place via the pressure pin 12, the prestressed spring assembly 13, the pressure plate 14, .den the transmitter 6 and the housing 5, and the outer support body 4 to reach, which ensures the required bias between acting as a spring supporting bodies 4, 7.

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 MeßergebnisThe outer support body 4 is formed as a box-shaped carrier. By the loading of the drum bearing 2 in the horizontal direction results in the outer support body 4, a bending moment, which causes its deformation. About the transmitter 6, the pressure plate 14, the spring assembly 13, the nut 11, the threaded bolt 1o and the pressure pin 12 are the outer Stützkörper.4 this deformation of the inner support body 7 on and thus causes the inner support body 7 a bending moment, are the spring constants of the support body 4 ^ 7 equal, so takes each of iiinen .the half load of the drum bearing 2, so that on the transmitter 6 only half the load is to be transmitted. The transmitter kar ^ x so be smaller than the load of the drum bearing 2 corresponds. If you choose the spring constants of the support body 4, 7 differently, changes in the ratio of the spring constant, the required size of the transmitter 6. ^ Thus, a proper adaptation of the measured tensile force to the size of the transmitter 6 is possible. The support body 4 and the support body 7 are arranged on a common base plate 8, that additional forces from the outer system, for example in the arrangement of the device on a ship by deformations from the hull, on the foundation 9 and the base plate 8 analogous to the support -. body 4, and the support body 7 are introduced and thus the measurement result

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.do not falsify. This is done by the terminal cross-sections of the support body 7 and the support body 4 are connected in the same voltage field with the base plate 8. In the example shown, the support bodies 4, 7 are welded directly to one another on the base plate 8 with their box-shaped cross sections. This results in the entire circumference of a common attachment line, the analog influences of the foundation 9 is subject. It is also an attachment of a support body directly to the other support body above the base plate 4 possible.

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. ,The magnitude of the required preload is determined by the horizontally acting accelerations and the masses acting on the drum bearings 2, i.a. from the drum 1 including wound cable 3, determined. By accelerating these masses, for example, by the ship's motion in the sea state forces are caused that affect the measurement result positive and negative. When positive acceleration forces in the measuring direction of the measured value of the transmitter 6 is increased and lower at negative acceleration forces. This falsification of the measurement result can be corrected with known devices, but only with negative acceleration forces as long as these forces are smaller than the cable traction. If the negative acceleration forces exceed the applied cable tensile force, this leads to a deflection of the pressure pin 12 from the inner support body 7. Therefore, in the solution according to the invention a device for biasing was provided. In this case, the bias voltage is set at least as large as this corresponds to the maximum occurring acceleration forces. Exceeding in the practical use of the device, the negative acceleration forces the applied cable pull force, a lifting of the pressure pin 12 is avoided by the inner support body 7 by the spring 15 yields and ensures the required minimum bias. Thus, the installation of a self-monitoring device is possible in which errors are signaled in the system as soon as a measurement signal goes to zero. .

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.The device for overload protection consists of the pressure plate and the pressure plate 14 between which the spring assembly 13 is arranged biased by the nut through the clamping bolt 17.

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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.The bias of the spring assembly 13 is chosen as large as it corresponds to the maximum tensile force to be measured plus the positive acceleration force. Increases the load of the transmitter 6 above this value, the spring assembly 13 is compressed and an overload of the transmitter 6 is prevented.

Claims

invention claim

, Tensile force measuring device for the indirect measurement of the tensile force in a cable by detecting the bearing forces of the cable drum, characterized in that the storage of the cable drum of an inner support body (7) and an outer support body. (4), the support body (4) and the support body (7) are designed as elastic members and fixed in the same voltage field on a common base plate (8) and a transmitter (6) between the support body (4) and the support body (7 ) is arranged.

2. Zugkraftmeßeinrichtung according to item 1, characterized in that the overload protection of the transmitter (6) in the power flow between the inner support body (7) and the outer support body (4) of the transmitter (6) with a prestressed spring assembly (13) is arranged.

3. Zugkraftmeßeinrichtung according to the points 1 and 2, characterized in that to ensure a minimum load of the transmitter (6) for self-monitoring in the power flow between, the inner support body (J) and the outer support body (4) of the transmitter (6) .mit Spring (15) is arranged. ,

4. Zugkraftmeßeinrichtung according to the points 1 to 3, characterized in that the spring constants of the inner support body (7) and the outer support body (4) are designed differently.

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