-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine mit einer Winde ausgestattete
Zugkraftausgleichsvorrichtung, insbesondere zum gleichzeitigen Auf-
bzw. Abrollen zweier oder mehrerer Zugseile, sowie eine mit mindestens
einer derartigen Winde ausgestattete Gondel.
-
Derartige
Winden, mit insbesondere einem doppelten Aufrollmittel, Trommeln
oder Treibrollen, wobei jedes der besagten Mittel sein eigenes Seil trägt, werden
für zahlreiche
Anwendungen benutzt. Insbesondere für bestimmte Konfigurationen
gelangen sie für
Fahrstühle
oder ganz besonders für
Gondeln zur Anwendung, die zur Reinigung und/oder Wartung von Fassaden
hoher Gebäude
benutzt werden. Eine derartige Gondel wird im allgemeinen von vier
Seilen getragen, wobei ein erstes Seilpaar an einer ersten Schmalseite
der Gondel und das zweite Seilpaar an der zweiten Schmalseite der
Gondel angeordnet ist. Jedes Seilpaar wird mittels einer mit zwei
Trommeln ausgestatteten Winde auf-/abgerollt, wobei jede Winde über ihren
eigenen Motor verfügt, die
unabhängig
voneinander angesteuert werden. Die Einstellung der Auf-/Abrollgeschwindigkeit
einer jeden Winde erfolgt demnach mit bekannten mechanischen, elektrischen
oder elektronischen Mitteln, so dass sich jedes Seilpaar mit der
gleichen Geschwindigkeit auf- oder abrollt, damit die Gondel horizontal bleibt.
Für die
beiden Seile eines bestimmten Paares, da ihre Auf- oder Abrollgeschwindigkeit
von einer einzigen Winde, jeweils von einem einzigen Motor gesteuert
wird, können
die genannten Mittel jedoch nicht eingesetzt werden, um ihr Gleichgewicht
zu behalten. Ein Ungleichgewicht zwischen den beiden Seilen eines
Paares kann beispielsweise im Fall eines unregelmäßigen Aufrollens
eines der Seile auf seiner Trommel auftreten, was zu einem Aufrollen der
aufeinander folgenden Windungen über
einen größeren Durchmesser
führt als
derjenige, um den sich das andere Seil aufrollt. In diesem Fall
neigt das sich um einen größeren Durchmesser
aufrollende Seil dazu, die gesamte Zugkraft durchzuholen, was zu
einem Ungleichgewicht der Gondel oder sogar zu einer Gefahr für die sich
in dieser Gondel aufhaltenden Personen durch den Bruch dieses zu
stark belasteten Seils führen
kann.
-
Ein
erstes mechanisches Mittel zum Beibehalten einer identischen Zugspannung
an den beiden Seilen eines gleichen Paares, selbst wenn eines der Seile
falsch aufgerollt ist, besteht darin, die beiden Seile auf einer
Rolle zu vereinen. Eine derartige Vorrichtung kann im Fall eines
Bruches eines der beiden Seile gefährlich sein, da dabei das andere
Seil frei wird und die Gondel dann von keinem Seil mehr gehalten
wird.
-
Nach
einem anderen Mittel sind die beiden Seile an den beiden Enden einer
Traverse befestigt, dessen Mittel drehbar am Hängebalken oder an der Gondel
befestigt ist. Diese Vorrichtung weist zwar nicht den vorgenannten
Nachteil auf, jedoch ist die zulässige
Längendifferenz
zwischen den beiden Seilen durch die Länge der Traverse begrenzt.
-
Bei
den beiden oben beschriebenen Mitteln erfolgt die Befestigung der
Ausgleichsvorrichtung, Nabe der Rolle oder Mitte der Traverse, an
einer einzigen Stelle, an der Gondel oder am Hängebalken, was schließlich dem
Gleichgewicht der Gondel abträglich
ist.
-
Die
Unterlage FR-A-2.183.594 beschreibt eine Differential-Vorrichtung
für eine
Kranhubwinde. Mit dieser Vorrichtung steuert der Bediener fortlaufend,
und nicht gleichzeitig, eine Hubbewegung und eine Teleskopbewegung
der Mäste.
In dieser Unterlage ist an Stelle angegeben, dass die Vorrichtung eine
gleichzeitige Betätigung
der beiden Trommeln gestattet.
-
Die
Unterlage WO88/05999 beschreibt eine Differential-Vorrichtung zum
Ausgleichen der Kräfte an
zwei Zugseilen eines Schleppnetzes. Die Unterlage beschreibt ausdrücklich,
dass die Zuwasserlassungsarbeiten des Schleppnetzes sowie das Anheben
ohne Verwendung der Differential-Vorrichtung erfolgen, wobei diese
nur während
des Fischens eingesetzt wird, d. h. wenn die Winden nicht aktiv
sind.
-
Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, eine Winde für mindestens ein mit mindestens
einer Kraftausgleichsvorrichtung ausgestattetes Zugseilpaar bereit
zu stellen, die jederzeit die Sicherheit des an den Seilen hängenden
Objekts gewährleisten
kann.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Gondel bereit zu
stellen, die mit mindestens einer mit einer Kraftausgleichsvorrichtung
ausgestatteten Winde ausgerüstet
ist.
-
Diese
Ziele werden erreicht mit einer Winde und einer Gondel, die die
in den unabhängigen
Ansprüchen
genannten Merkmale aufweisen, wobei besondere Ausführungsformen
oder Varianten in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben werden.
-
Die
nachfolgende Beschreibung erläutert mehrere
Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung. Die Figuren zeigen:
-
1 eine Elevationsansicht
eines Teils einer Fassadenreinigungsanlage,
-
2 eine Endansicht eines
Teils der Anlage der vorherigen Figur,
-
3 eine Ansicht im Längsschnitt
einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung,
-
4 eine Vorderansicht im
Teilschnitt der Vorrichtung der vorherigen Figur,
-
5 eine Ansicht im Längsschnitt
einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung,
-
6 eine Vorderansicht im
Teilschnitt der Vorrichtung der vorherigen Figur, und
-
7 eine schematische Darstellung
der Funktion eines Teils der Vorrichtung der 5 und 6.
-
1 und 2 zeigen ein Gebäude 1 mit einer vertikalen
Fassade 10 und einem Dach 11, das hier als Flachdach
dargestellt ist.
-
Das
Gebäude 1 ist
mit einer Anlage 2 zur Reinigung/Wartung der Fassade 10 ausgerüstet, die eine
Gondel 20 umfasst, die über
ein erstes Seilpaar 21 und ein zweites Seilpaar 22 an
zwei auf einem Rahmen 25 montierten Stützbalken 23 und 24 aufgehängt sind,
der sich vorzugsweise auf dem Dach 11 bewegen kann, so
dass die Gondel 20 die gesamte Fassade 10 erreichen
kann.
-
Die
hier dargestellte Gondel 20 umfasst insbesondere zwei Endflächen 20A und 20B,
die jeweils eine Winde 3 tragen, die das Anheben bzw. Absenken
der Gondel 20 entlang der Fassade 10 ermöglichen.
Die erste Winde 3 umfasst insbesondere einen ersten Motor 30,
vorzugsweise einen Elektromotor, ein erstes Getriebe 31 sowie
zwei koaxial zur Wand 20A montierte Trommeln 32 und 33,
während
die zweite Winde einen zweiten Motor 34, ein zweites Getriebe 35 und
zwei andere koaxial zur Wand 20b montierte Trommeln 36 und 37 umfasst.
Die beiden Trommeln 32 und 33 der ersten Winde
nehmen jeweils ein Seil 210 bzw. 211 des ersten
Seilpaares 21 auf, während
die beiden Trommeln 36 und 37 jeweils ein Seil 220 bzw. 221 des
zweiten Seilpaares 22 aufnehmen. Die freien Enden der Seile 210 und 211 des ersten
Paares 21 sind vorzugsweise abnehmbar am Balken 23 befestigt,
während
die freien Enden der Seile 220 und 221 in der
gleichen Weise am Balken 24 befestigt sind.
-
Eine
Steuereinheit 38 versorgt und steuert jeden der Motoren 30 und 34.
-
Als
Option und je nach für
die Trommeln gewählter
Konfiguration kann die Gondel ferner zwei zusätzliche, in 39 schematisierte
Einheiten umfassen, die eine oder mehrere der folgenden Funktionen erfüllen können: Durchführung der
entlang einer zur Rotationsachse der Trommeln parallel verlaufenden Achse
verteilten Seile 210, 211 und 220, 221,
wie in 1 im Freiraum
zwischen den Trommeln und den Einheiten 39 dargestellt,
mit einer Konfiguration, bei der jedes Seilpaar in einer zur vorgenannten
Achse senkrechten Ebene angeordnet ist, wie aus 2 ersichtlich, oder auch, bei einer anderen,
nicht in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Gondel, in einer
zur besagten Achse parallel verlaufenden Ebene, in dem zwischen
der Einheit 39 und dem Balken 24 gelegenen Abschnitt,
Verteilen jedes Seiles auf seiner Trommel und Sicherheitsbremse,
die das oder die Seile blockiert, wenn ein Seilbruch festgestellt
wird. Diese verschiedenen Mittel sind aus der Technik bekannt und
werden demnach hier nicht ausführlicher
beschrieben.
-
Ein
unregelmäßiges Aufrollen
eines oder mehrerer der oben genannten Seile auf einer oder mehrerer
der genannten Trommeln kann zu einem Ungleichgewicht bezüglich der
Lastverteilung zwischen den Seilen 210 und 211 oder 220 und 221 oder zu
einem Ungleichgewicht der Gondel 20 führen, was einer Winkelverschiebung
um die Längsachse
R oder einer Winkelverschiebung um die Querachse T oder auch einer
Kombination dieser beiden Verschiebungen entspricht.
-
Bei
der dargestellten Ausführungsform,
im Fall einer Verschiebung um die Achse T, kann diese Verschiebung
durch Einstellen der Relativdrehzahlen der beiden Motoren 30 und 34 kompensiert
werden, entweder anhand eines automatischen Erfassungsmittels der
besagten Verschiebung, oder manuell über die Steuereinheit 38.
-
Da
die beiden Trommeln 32 und 33 der ersten Winde
oder 36 und 37 der zweiten Winde von einem einzigen
Motor 30 bzw. 34 gesteuert werden, ist keine Kompensierung
um die Achse R mit den oben genannten Mitteln möglich.
-
Hierfür wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
zwischen den beiden Trommeln 32 und 33 bzw. 36 und 37 einer
jeden Winde eine mechanische Ausgleichsvorrichtung zu installieren.
-
Nach
einer ersten Ausführungsform
besteht die Ausgleichsvorrichtung aus einem mechanischen dreiachsigen
Differentialgetriebe, wie beispielsweise einem Planetengetriebe 4,
wie in 3 und 4 dargestellt. Die Vorrichtung 4 umfasst
eine Eingangswelle 40, die je nach Bedarf direkt vom Motor 30 oder 34 oder über das
Getriebe 31 oder 35 angetrieben wird. Auf der
Welle 40 ist ein Sonnenrad 41 fest montiert. Ein
oder mehrere Planetenräder 42 greifen
einerseits in das Sonnenrad 41 und andererseits in einen
externen Kranz 43 mit Innenzahnung ein. Der Kranz 43 trägt die Trommel 32 oder 36 eines
Hubsystems. Jedes der Planetenräder 42 ist
um eine Achse 420 drehbar montiert, wobei die besagten
Achsen frei drehbar um das Ende der Welle 40 an einem Flansch 44 befestigt
sind. Der Flansch 44 trägt
die Trommel 33 oder 37.
-
Betrachtet
man 4 und geht man davon aus,
dass sich die Welle 40 bzw. das Sonnenrad 41 im
Uhrzeigersinn drehen und dabei die Trommel 32 oder 36 bzw.
den Kranz 43 blockieren, sieht man, dass sich der die Trommel 33 oder 37 tragende Flansch 44 ebenfalls
im Uhrzeigersinn dreht. Blockiert man demgegenüber die Trommel 33 oder 37 bzw.
den Flansch 44, sieht man, dass sich die Trommel 32 oder 36 entgegen
dem Uhrzeigersinn dreht, wenn sich die Welle 40 im Uhrzeigersinn
dreht. Um je nach Drehrichtung der Welle eine gleichzeitige Auf- und
Abbewegung der Gondel zu erhalten, müssen demnach die beiden Seile
eines Paares in entgegen gesetzter Richtung auf den beiden Trommeln
aufgerollt werden, wie aus 4 ersichtlich.
-
Die
Zugkraftausgleichsvorrichtung 4 funktioniert folgendermaßen: Wenn
die beiden Seile eines Paares eine gleiche Zugkraft auf die beiden
Trommeln ausüben,
bzw. identische Momente ausgeübt werden,
werden die beiden Trommeln mit der Drehung der Welle 40 in
entgegen gesetzten Richtungen in Drehung versetzt, was das Anheben
oder Absenken der Gondel je nach Drehrichtung der Welle 40 bewirkt.
Wenn eines der Seile über
einen anderen Durchmesser aufgerollt ist als das andere, wobei dann
die auf das eine Seil ausgeübte
Kraft größer ist als
die auf das andere Seil ausgeübte
Kraft, blockiert sich die Trommel, auf der das gespanntere Seil
angeordnet ist, wodurch die von der anderen Trommel ausgeführte Bewegung
fortgesetzt wird, bis die Kraftdifferenz aufgeholt ist und die auf
die beiden Seile ausgeübten
Kräfte
wieder etwa identisch sind.
-
Damit
hat man eine Differential-Ausgleichsvorrichtung
zwischen den beiden Trommeln, die bewirkt, dass wenn eines der Seile
stärker
gespannt ist als das andere, das von dem auf der Trommel gespannten
Seil erzeugte Moment bewirkt, dass der Kranz oder der an diese Trommel
angrenzende Flansch zu einem Festpunkt der Vorrichtung wird und demnach
dem anderen Element, Flansch oder Kranz, sowie der angrenzenden
Trommel ermöglicht, diese
Spannungsdifferenz aufzuholen, ob die Antriebswelle angetrieben
ist oder nicht. Durch diese Vorrichtung sind die beiden Seile eines
Seilpaares stets einer etwa identischen Kraft ausgesetzt, selbst wenn
die Drehgeschwindigkeiten der beiden Trommeln nicht identisch sind.
-
Verschiedene
Konstruktionsvarianten dieser Vorrichtung können in Bezug auf die obige
Beschreibung in Betracht gezogen werden. Beispielsweise können sich
die Abmessungsverhältnisse
zwischen den einzelnen vorhandenen Zahnrädern von dem was beschrieben
oder dargestellt wurde unterscheiden, wie auch die bekannten Konstruktionsvariationen
der dreiachsigen Planetengetriebe, beispielsweise andere Anzahl
Planetengetriebe als hier gezeigt oder andere Eingriffsweise der
Zahnräder.
-
Eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung
ist in 5 und 6 dargestellt. Diese Vorrichtung,
bei der es sich ebenfalls um ein mechanisches dreiachsiges Differentialgetriebe
handelt, entspricht im wesentlichen einem rollenförmigen (radförmigen)
Getriebe, das unter dem Namen „Cyclo" (Handelsmarke) bekannt
ist und von dem eine besondere Ausführungsform in der Unterlage
EP-0.291.052 beschrieben wird.
-
Diese
Vorrichtung 5 umfasst eine Eingangswelle 50, die
wie die Welle 40 der vorherigen Vorrichtung direkt vom
Antriebsmotor oder von einem Zwischengetriebe kommt. Die Welle 50 umfasst
eine exzentrierte zylindrische, an der Welle befestigte Auflagefläche 51.
Die exzentrierte Auflagefläche
treibt ein Zahnrad 52 mit einer mittleren zylindrischen
Bohrung 520 an, oder geeignete, auf der exzentrischen Auflagefläche 51 montierte
Drehmittel, eine Außenzahnung 521,
vor der eine besondere Ausführungsform später ausführlicher
beschrieben wird, sowie eine Mehrzahl von Rundbohrungen 522,
die in regelmäßigen Abständen über einen
zur mittleren Bohrung 520 und zur Zahnung 521 koaxialen
Durchmesser verteilt sind. Die Vorrichtung 5 umfasst ferner
einen externen Kranz 53 mit Innenzahnung 530,
von dem eine besondere Ausführungsform
ebenfalls später
ausführlicher
beschrieben wird, der teilweise in die Zahnung 521 des
Rads 52 eingreift. Auf der Welle 50 ist frei drehbar
ein Flansch 54 montiert, der eine Mehrzahl herausragender
Stangen 540 aufweist, die jeweils einer Bohrung 522 des
Rads 52 entsprechen. Aus der Figur ist ersichtlich, dass
die Bohrungen 522 einen größeren Durchmesser aufweisen
als derjenige der Stangen 540; diese Vorrichtung aus Bohrungen/Stangen
soll die exzentrierte Drehbewegung des Rads 52 in eine
auf die Welle 50 des Flansches 54 zentrierte Drehbewegung übersetzen.
Zu diesem Zweck beträgt
der Durchmesser einer Bohrung 522 den Durchmesser einer
Stange 540 plus den Exzentrierungswert des Rads 52.
Für die Übersetzung
dieser Bewegung können
mehrere Sätze
Bohrung/Stange vorhanden sein, wobei es ebenfalls möglich ist, dass
eine oder mehrere Bohrungen auf dem Flansch 54 angeordnet
sind, während
die entsprechende(n) Stange(n) auf dem Rad 52 befestigt
ist (sind). Der externe Kranz trägt
die Trommel 32 oder 36, die jeweils das Seil 210 oder 220 trägt, während der
Flansch 54 die Trommel 33 oder 37 trägt, die
jeweils das Seil 211 oder 221 trägt.
-
7 zeigt eine bevorzugte
Ausführungsform
eines Teils der gerade beschriebenen Vorrichtung, d. h. den Eingriff
des Rads 52 in den Kranz 53. Der Kranz 53 trägt eine
Mehrzahl von halbzylindrischen Aufnahmen 531, die jeweils
eine in der besagten Aufnahme 531 frei drehbare Rolle 532 aufweisen. Bei
dem dargestellten Beispiel umfasst der Kranz 53 zwanzig
Aufnahmen 531 et genau so viele Rollen 532.
-
Das
exzentrierte Rad 52 weist an seinem Umfang eine Mehrzahl
von halbzylindrischen Aufnahmen 523 auf, wobei die Anzahl
der besagten zylindrischen Aufnahmen hier um eine Einheit kleiner ist
als die Anzahl der Rollen 532. Wenn der Kranz 53 blockiert
ist, ergibt sich demnach eine Umdrehung des exzentrierten Rads 52 für neunzehn
Umdrehungen der Welle 50, bzw. eine Umdrehung des von ihm getragenen
Flansches 54 oder der von ihm getragenen Trommel 33 oder 37 für eine Umdrehung
der Welle 50. Wenn man jedoch den Flansch 54 oder
die Trommel 33 oder 37 bzw. das Rad 52 blockiert,
erhält man
zwanzig Umdrehungen des Kranzes 53 bzw. der von ihm getragenen
Trommel 32 oder 36 für eine Umdrehung der Welle 50.
-
Ein
Vorteil einer rollenförmigen
Differential-Ausgleichsvorrichtung
dieser zweiten beschriebenen Ausführungsform in Bezug auf die
Planeten-Ausgleichsvorrichtung
gemäß der ersten
beschriebenen Ausführungsform
besteht darin, dass das Verhältnis der
Geschwindigkeit der Trommeln in Bezug auf die Geschwindigkeit der
Antriebswelle weitaus größer ist,
wodurch mit einer rollenförmigen
Ausgleichsvorrichtung gemäß dieser
zweiten Ausführungsform
ermöglicht
wird, auf die Anbringung eines Untersetzungsgetriebes 31 oder 35 zwischen
dem Motor und der Eingangswelle 50 der Ausgleichsvorrichtung
zu verzichten.
-
Verschiedene
Konstruktionsvarianten einer rollenförmigen Differential-Ausgleichsvorrichtung können in
Betracht gezogen werden; beispielsweise kann Differenz zwischen
der Anzahl Rollen 532 und der Anzahl Aufnahmen 523 auf
dem Rad 52 größer als
eine, beispielsweise zwei oder drei Einheiten bestehen. Ebenfalls
können
die Außenzahnung 521 des
Rads 52 und die Innenzahnung 530 des Kranzes 53 sich
von dem hier beschriebenen unterscheiden, es können konventionelle Zahnungen 521 und 530 bestehen,
wobei ein oder mehrere Zähne
gleichzeitig eingeführt
sein können.
Die rollenförmige
Differential-Ausgleichsvorrichtung kann ebenfalls wie diejenige
gebaut sein, die in der Unterlage EP-0.291.052 beschrieben ist,
mit mehreren parallelen, exzentrisch versetzten Rädern 52,
um die Kräfte
behutsamer und regelmäßiger zu
verteilen.
-
Weitere
Getriebearten können
vorgesehen sein, um als Ausgleichsvorrichtung zu funktionieren. Beispielsweise
ein Getriebe der Handelsmarke Harmonic Drive oder im allgemeinen
ein mechanisches Differentialgetriebe wie man es in einem Fahrzeug findet,
könnten
die gewünschte
Ausgleichsfunktion der Zugkräfte
ohne weiteres erfüllen.
Im allgemeinen kann jedes zwischen zwei Trommeln montiertes mechanisches
Differentialgetriebe als Ausgleichsmittel benutzt werden. Vorzugsweise
verwendet man aus Kompaktheitsgründen
der Vorrichtung ein dreiachsiges Getriebe.
-
Eine
Ausgleichsvorrichtung nach der einen oder anderen in Betracht gezogenen
Ausführungsform
kann durch ein Entkopplungsmittel ergänzt werden, beispielsweise
durch ein Klinkenmittel, das zum Beispiel ermöglicht, die Seile leicht von
ihren Trommeln abzurollen, wenn die Gondel auf dem Boden steht,
um sie an dem Hängebalken
einzuhaken.
-
Eine
Ausgleichsvorrichtung nach der einen oder anderen in Betracht gezogenen
Ausführungsformen
kann ebenfalls an einer mit zwei Treibrollen anstatt mit zwei Trommeln
ausgestatteten Winde zum Einsatz gelangen; die Treibrollen sind
dann vorzugsweise mit bekannten Mitteln ausgestattet, die es gestatten,
das Seil auf einem Abschnitt des Umfangs der Rolle festzulegen.
-
Die
oben beschriebene und in den Figuren dargestellte Gondel umfasst
die vier jeweils in einer Ecke der Gondel befestigten Seile, wobei
andere Befestigungskonfigurationen der Seile ebenfalls in Betracht
gezogen werden können,
wobei die vier Seile beispielsweise in einer Ebene ausgerichtet
sind, die die Längsachse
der Gondel enthält.
-
Die
Gondel wurde ebenfalls beschrieben, um die Winden 3 mitzunehmen;
man könnte
sich ebenfalls eine Anlage vorstellen, bei der die beiden Winden 3 außerhalb
der Gondel angeordnet sind, beispielsweise an der die Balken 23 oder 24 tragenden Struktur 25 oder
unmittelbar an den Balken. Bei dieser Ausführungsform könnte sogar
nur eine einzige, von einem einzigen Motor betätigte Winde vorgesehen sein,
wobei die Motorachse zwei Trommelsätze aufweist, wobei jeder Trommelsatz
eine Ausgleichsvorrichtung nach der einen oder anderen beschriebenen
Ausführungsform
umfasst. Demnach kann in sehr allgemeiner Weise eine einzige Winde
bzw. eine einzige Motorwelle mehrere Trommelpaare und/oder Treibräder umfassen,
wobei jedes Paar seine eigene Ausgleichsvorrichtung aufweist.
-
Die
Ausgleichsvorrichtung nach der einen oder anderen der beschriebenen
Ausführungsformen,
wie auch die eine derartige Ausgleichsvorrichtung aufweisende Winde
wurden beschrieben und dargestellt, um in einer Wartungsgondel einer
Gebäudefassade
eingesetzt zu werden; sowohl die Ausgleichsvorrichtung als auch
die Winde können
jedoch für
zahlreiche andere Anwendungen zum Einsatz gelangen.