DE19919998A1

DE19919998A1 - Selbsttätig aufwickelnde Kabeltrommel

Info

Publication number: DE19919998A1
Application number: DE1999119998
Authority: DE
Inventors: Klaus Linek; Juergen Schaefer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 1999-05-03
Publication date: 2000-11-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine selbsttätig aufwickelnde Kabeltrommel mit einem Gleichstrommotor, der dauernd eingeschaltet bleibt und ein seinem Drehsinn entsprechendes Moment auf dem Trommelkörper im Sinne einer Aufwicklung des Kabels entfaltet.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine selbsttätig aufwickelnde Kabeltrommel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Kabeltrommel ist bspw. mit der DE 4 83 153 bekannt geworden. Die Kabeltrommel ist zwecks Erzeugung eines Momentes im Sinne der Aufwicklung des Kabels mit einem Elektromotor verbunden, der ständig eingeschaltet bleibt. Der Motor entwickelt dabei ein dauerndes Moment und wickelt das jeweils frei werdende Kabel selbsttätig auf. Das sich straffende Kabel überwindet das Motormoment und bringt den Motor zum Stehen. Der Motor entwickelt also ein seinem Drehsinn entsprechendes Moment auf den Trommelkörper im Sinne einer Aufwicklung des Kabels.

Nachteil bei dieser Anordnung ist, daß ein Drehstrommotor Anwendung findet, der sehr schwer baut, teuer herzustellen ist und lediglich ein nur geringes Drehmoment entwickelt.

Es ist also eine derartige Kabeltrommel nicht tragbar und leicht transportierbar, weil ein Drehstrommotor, der ein notwendiges Moment im Sinne der Aufwicklung des Kabels dauernd erzeugt, relativ schwer ist und wegen seiner hohen Kosten insgesamt die Kosten der Kabeltrommel sehr stark erhöht. Es müssen auch entsprechende Befestigungen für einen relativ großen und schweren Drehstrommotor gefunden werden, was insgesamt bei der DE 4 83 153 verhindert, daß die Kabeltrommel tragbar ist.

Bei der Ansteuerung eines Drehstrommotores entsteht im übrigen der weitere Nachteil, daß der Drehstrommotor ruckartig mit seiner Drehmomentenkennlinie auf den entsprechenden Antrieb der Kabeltrommel wirkt. Aus diesem Grund mußte bei der genannten DE 4 83 153 eine Federvorrichtung verwendet werden, die zwischen dem Motorantrieb und dem Antrieb der Kabeltrommel zwischengeschaltet war, um Antriebsstöße zu vermeiden. Diese Antriebsstöße neigten nämlich zur Beschädigung des Antriebszahnrades bzw. des Ritzels des Drehstrommotors und aus diesem Grunde mußte also ein gefederter Antrieb verwendet werden, der ebenfalls das Gewicht der Kabeltrommel sehr stark erhöht, die Herstellungskosten erhöht und einen großen Aufwand bedeutet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ausgehend von der DE 4 83 153 eine selbsttätige aufwickelnde Kabeltrommel der eingangs genannten Art so weiterzubilden, das sie tragbar ist, ein relativ geringes Gewicht hat, das sie kleines Bauvolumen hat und kostengünstig herstellbar ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß nun erfindungsgemäss ein Gleichstrommotor verwendet wird, der über ein Gleichrichternetzteil aus dem Netz gespeist wird.

Hierbei kann in einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung das Netzteil direkt in die Kabeltrommel eingebaut sein, es kann aber auch - in einer anderen Ausgestaltung - extern von der Kabeltrommel angeordnet werden, wobei die Stromversorgung des Motors in der Kabeltrommel über ein externes Gleichstromkabel erfolgen kann.

Beide Ausführungsformen werden also als erfindungswesentlich beansprucht. Die erste Ausführungsform bezieht sich also darauf, daß direkt die Kabeltrommel bei Anschluß an eine Netzleitung über das dort eingebaute Gleichrichternetzteil den Aufrichtermotor mit entsprechender Gleichspannung versorgt.

Die zweite Ausführungsform bezieht sich demgemäß darauf, daß das Gleichrichternetzteil ausserhalb angeordnet ist und der Motor über ein externes Kabel mit Gleichstrom versorgt wird.

Für die Verwendung eines Gleichstrommotors gibt es verschiedene Möglichkeiten, die ebenfalls alle als erfindungswesentlich beansprucht werden. In einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, das der Gleichstrommotor ein mechanisch kommutierter Gleichstrommotor ist, der also entsprechende Kollektoren aufweist. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Gleichstrommotor ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor ist.

Es werden insbesondere DC-Kleinmotoren mit Permanentmagneten bevorzugt, bei denen die Kommutierung durch Kohlebürsten erfolgt.

Die Drehrichtung wird dann je nach Anschlußpolarität eingestellt.

Wenn z. B. ein für eine Nennspannung von 24 V ausgelegter DC-Motor verwendet wird, entfaltet dieser einen Nenndrehmoment von 20 Ncm bei einer Drehzahl von 30 U/min.

Er hat einen Nennstrom von 4,0 A bei einem Anschlußwiderstand von 1,33 Ohm und einem Gewicht von 1,1 kg.

Hieraus ergibt sich, daß ein derartig kleinbauender und relativ kostengünstiger Gleichstrommotor vollständig ausreicht, das geforderte Nenndrehmoment für eine derartige Kabeltrommel-Aufwicklung aufzubringen.

Insbesondere wurde aber festgestellt, daß es nicht notwendig ist, einen derartigen DC- Motor unter Nennspannung von 24 V zu betreiben; es reichen auch Betriebsspannungen von etwa 5 V aus, das geforderte oder ein geringeres Nenndrehmoment zu erreichen.

Versuche haben gezeigt, daß ein derartiger Drehstrommotor mit den entsprechend kleinen Abmessungen einer Baulänge von 120 mm und einem Durchmesser von 60 mm ein zehnfach so hohes Drehmoment aufweist wie ein vergleichbarer Drehstrommotor.

Abmessungen aufweisen, um den gleichen Anforderungen zu entsprechen. Hieraus ergibt sich der wesentliche Vorteil der Erfindung, das erstmals mit der Verwendung derartiger Gleichstrommotoren es nun möglich ist, tragbare Kabeltrommeln mit einfachen, kleinbauenden Aufwickelmotoren zu bauen, die leicht transportabel sind, billig herzustellen sind und geringe Abmessungen aufweisen.

Ein weiterer Vorteil ist, daß dieser Aufwickelmotor mit einer ungefährlichen Niedrig- Gleichspannung versorgt werden kann, was ein wesentlicher Vorteil gegenüber den vorher verwendeten Drehstrommotoren ist, weil diese gegen entsprechende Berührung, Spannungsüberschlag und dgl. geschützt werden mußten, und eine entsprechende Sicherheit durch Kapselung dieser Drehstrommotoren gegeben werden mußte, was hier bei den verwendeten Gleichstrommotoren nicht mehr notwendig ist.

Die bei einem Drehstrommotor notwendige Kapselung verhindert, daß dieser Drehstrommotor ausreichend gekühlt werden kann, was wiederum zu dem Zielkonflikt führt, daß die bisher verwendeten Drehstrommotoren zur Überhitzung neigten und eine nur geringe Lebensdauer aufwiesen, weil die Wicklungen durchbrannten.

Dies wird alles bei der vorliegenden Erfindung vermieden, weil ein Gleichstrommotor, der ständig eingeschaltet bleibt und der ständig sein Nenndrehmoment in Richtung des Aufwickelsinnes des Kabels entfaltet, nur eine geringe Erwärmung aufweist.

Hierbei wird es bevorzugt, wenn elektronisch der Nennstrom dieses Gleichstrommotors begrenzt wird, z. B. auf einen Wert von 4 A, um zu vermeiden, daß höhere Nennströme von diesem Gleichstrommotor aufgenommen werden.

Insgesamt kann die gesamte Spannungsversorgung zusammen mit der Ansteuerung des Gleichstrommotors in einem entsprechenden Gehäuse der Kabeltrommel aufgenommen werden.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Kabeltrommel in einer ersten Ausführungsform in Seitenansicht

Fig. 2 Die Kabeltrommel nach Fig. 1 in Stirnansicht

Fig. 3 Eine Betriebskennlinie des verwendeten Gleichstrommotors

Fig. 4 Die elektrische Schaltung für den Gleichstrommotor

Fig. 5 Eine andere Antriebsversion für den Antrieb der Kabeltrommel

Fig. 6 Eine gegenüber Fig. 5 abgewandelte Antriebsversion für die Kabeltrommel

Fig. 7 Eine weitere Antriebsversion für die Kabeltrommel

Fig. 8 Eine vierte Antriebsversion für den Antrieb der Kabeltrommel

In Fig. 1 ist allgemein eine tragbare Kabeltrommel dargestellt, die aus einem Rahmen 1 besteht, der einen Wickelkörper 2 aufnimmt, auf welchen beliebige Wickelgüter aufgenommen werden. Die Erfindung ist also nicht nur auf das Aufwickeln von Netzkabeln beschränkt, sondern es können auch Wasserschläuche, Seile, Garne, Papier, Stoffe und dgl. Wickelgut aufgewickelt werden.

Der Wickelkörper 2 ist seitlich drehfest mit Seitenscheiben 3 verbunden, wobei an einer der Seitenscheiben noch zusätzlich eine Handkurbel angebracht sein kann.

Der Kern 4 ist mittels einer ansich bekannten Lagerung 5 in dem Rahmen 1 gelagert.

Im unteren Bereich des Rahmens ist hierbei der Gleichstrommotor 6 angeordnet, der auf einer Motorbefestigung 8 fest angeschraubt ist, welche der Motorlagerung 7 dient. Es handelt sich also um ein Aluminiumprofil, welches mit dem Rahmen verschraubt ist und an dem der Motor 6 befestigt ist.

Der Motor treibt über ein drehfest mit seiner Antriebsachse verbundenes Kettenrad 9 eine Kette 12 an, die über ein weiteres Kettenrad 10 geführt ist, welches Kettenrad drehfest mit der Achse des Wickelkörpers 2 verbunden ist.

Es kann hierbei ein Kettenschutz 13 vorgesehen werden, der die Kette seitlich abdeckt und gegen Berührungen von außen schützt.

In einem kastenförmigen Aufnahmebehälter ist die Steuerung 11 für die Ansteuerung des Motors 6 angeordnet. Die Einzelheiten dieser Steuerung sind in Fig. 4 dargestellt.

Soweit die erfindungsgemäße Kabeltrommel für die Aufwicklung eines Netzkabels verwendet wird, ist vorgesehen, daß das Netzkabel - bei Anschluß an eine Netzleitung - den Netzstrom über einen nicht näher dargestellten Schleifringkörper gibt und von diesem Schleifringkörper aus die Spannungsversorgung für die Steuerung 11 erfolgt. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch vorgesehen, daß die Steuerung 11 von außer her über ein separates Netzkabel an das Netz angeschlossen wird und daß das eigentlich aufzuwickelnde Netzkabel keine elektrische Verbindung zu dieser Steuerung 11 aufweist. Es werden also beide Ausführungsformen beansprucht.

In der Fig. 3 ist die Kennlinie eines derartigen Gleichstrommotors dargestellt, wobei mit der Kurve 14 der Wirkungsgrad des Gleichstrommotors dargestellt ist, der im Nennbereich 17 arbeitet.

Die Kennlinie 15 ist die Drehmomentenkennlinie, während die Kennlinie 16 die Umdrehungsgeschwindigkeit bezüglich des entfalteten Nenndrehmomentes darstellt.

Der Gleichstrommotor wird also erfindungsgemäss in dem schraffiert ausgelegten Nennbereich 17 betrieben.

In Fig. 4 sind weitere Einzelheiten dargestellt. Es ist dargestellt, daß eine Netzstromversorgungsleitung 20 mit der im Steuerungskasten 11 angeordneten Steuerung 19 verbunden ist und daß von der Steuerung 19 aus eine Steuerleitung 18 in den Motor 6 eingeführt ist. Über diese Steuerleitung 18 erfolgt also die Gleichstromversorgung des Motors 6, der seinerseits den Kern 4 antreibt.

Fig. 5 zeigt als weiteres Antriebsprinzip, daß der Motor über ein direkt angeflanschtes Zahnrad 21 auf einen drehfest mit einer Seitenscheibe 3 verbundenen Zahnkranz 22 wirkt und diesen direkt antreibt.

Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, weil wegen des weichen Anlaufverhaltens eines derartigen Gleichstrommotors eine entsprechende Federung der Getriebeübersetzung zwischen Motor und Trommel nicht mehr notwendig ist; eine derartige Getriebeübersetzung hat also sehr hohe Lebensdauer, ohne daß es aufwendiger Zwischenfederungen bedarf.

In Fig. 6 ist als anderes Antriebsprinzip dargestellt, daß der Motor 6 auch über ein Reibrad 23 direkt auf den Flansch einer Seitenscheibe 3 arbeiten kann und diesen Flansch reibschlüssig antreibt.

In Fig. 7 ist ein im Kern 4 angeordneter Motor 6 dargestellt, der mit seinem zentralen Antriebsrad auf ein Sonnenrad 24 eines Planetengetriebes arbeitet, welches mit weiteren Planetenrädern 25 auf einen Innenzahnkranz 26 wirkt und hierbei den Kern 4 von innen her antreibt.

Ein ähnliches Antriebsprinzip ist in Fig. 8 dargestellt, wobei ebenfalls der Motor 6 im Innenraum des Kerns 4 angeordnet ist und über seinen Ritzel 27 auf einen Innenzahnkranz 26 der Motortrommel arbeitet.

Zeichnungslegende

1

Rahmen

2

Wickelkörper

3

Seitenscheibe

4

Kern

5

Lagerung

6

Motor

7

Motorlagerung

8

Motorbefestigung

9

Kettenrad

10

Kettenrad

11

Steuerungskasten

12

Kette

13

Kettenschutz

14

Kennlinie

15

Kennlinie

16

Kennlinie

17

Nennbereich

18

Steuerleitung

19

Steuerung

20

Versorgungsleitung

21

Zahnrad

22

Zahnkranz

23

Reibrad

24

Sonnenrad

25

Planetenrad

26

Innenzahnkranz

27

Ritzel

Claims

1. Selbsttätig aufwickelnde Kabeltrommel mit einem dauernd eingeschalteten Antriebsmotor der ein seinem Drehsinn entsprechendes Moment auf dem Trommelkörper im Sinne einer Aufwicklung des Kabels erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Gleichstrommotor ist.

2. Kabeltrommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) ein DC-Kleinmotor mit Permanentmagneten und Kommutierung durch Kohlebürsten ist.

3. Kabeltrommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) ein Nenndrehmoment im Bereich größer als 10 Ncm entwickelt.

4. Kabeltrommel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) am Rahmen (1) der Kabeltrommel angeflanscht ist und über ein Kettenrad (9) auf eine Kette (12) wirkt, welche ein drehfest mit dem Wickelkörper (2) verbundenes Kettenrad (10) antreibt.

5. Kabeltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom in seinem Nennbereich (17) betrieben wird und daß eine Begrenzung des Nennstromes stattfindet.

6. Kabeltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kabeltrommel ein Steuerungskasten (11) angeordnet ist, in dem ein über eine Netzversorgungsleitung (20) versorgter Gleichrichter und Steuerungsteil (19) angeordnet ist, der über eine Steuerungsleitung (18) den Gleichstrommotor (6) antreibt.

7. Kabeltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Netzstrom für das Gleichrichternetzteil unmittelbar über einen Schleifringkörper aus der Kabeltrommel entnommen wird, die ihrerseits über ein Netzkabel mit dem Netz verbunden ist.

8. Kabeltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor drehfest mit einem Zahnrad verbunden ist, welches mit einem drehfest mit dem Wickelkörper verbundenen Zahnkranz (22) kämmt.

9. Kabeltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) mit einem Reibrad (23) verbunden ist, welches reibschlüssig den Flansch einer der Seitenscheiben (3) des Wickelkörpers (2) antreibt.

10. Kabeltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kern (4) der Kabeltrommel der Motor (6) eingebaut ist, der über ein Planetengetriebe (24, 25, 26) den Wickelkörper (2) antreibt.

11. Kabeltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) im Wickelkörper (2) angeordnet ist und über ein Ritzel (27) einen Innenzahnkranz (26) antreibt, der drehfest mit dem Wickelkörper (2) verbunden ist.