Absturzsicherungsgerät mit Seilantriebsmechanismus

Die Erfindung bezieht sich auf ein Absturzsicherungsgerät mit einem Sicherungsseil, das im Falle eines Absturzes einer gesicherten Person blockierbar ist. Desweiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsmechanismus für ein Sicherungsseil eines Absturzsicherungsgerätes .

Solche äbsturzsicherungsgeräte sind im Stand der Technik bekannt, siehe z.B. die GB Patentschrift 1552667 und auch die EP Patentanmeldung 0 247 818. Diese Geräte besitzen eine in einem Gehäuse drehbar gelagerte Trommel zum Auf- und

Abwickeln des Sicherungsseiles . Beim Abwickeln wird eine

Rückholfeder gespannt, die das Seil wieder aufwickelt wenn die Person das Seil freigegeben hat . In der Trommel befindet sich eine Blockiervorrichtung, die das weitere Abwickeln des

Seiles verhindert, falls eine Person, die sich an das Seil angeschlossen hat, plötzlich abstürzt. Das Seil an das die

Person sich anschliessen kann ragt durch eine öffnung am unteren Ende des Absturzsicherungsgerätes heraus und ist mit einem Anschlusshaken versehen.

Das bekannte Absturzsicherungsgerät, manchmal auch als Höhensicherungsgerät bezeichnet, hängt üblicherweise an der Decke einer Fabrikhalle oder dergleichen, und der Anschlusshaken des Gerätes befindet sich normalerweise in oberster Stellung bedingt durch die interne Rückholfeder des Gerätes. Zum Erreichen des Anschlusshakens hängt üblicherweise eine Leine an dem Anschlusshaken, mittels welcher das Seil nach unten zu ziehen und das Sicherungsseil abzuwickeln ist, damit die zu sichernde Person sich an das Gerät anschliessen kann. Die herkömmliche Leine behindert permanent die Arbeit in der Fabrikhalle. Der Anschlusshaken könnte auch mittels eines Hubsteigers erreicht werden, aber diese Möglichkeit wäre besonders aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein

Absturzsicherungsgerät zu schaffen, das ohne Leine zum

Herunterziehen des Anschlusshaken auskommen kann und an das sich eine zu sichernde Person einfach anschliessen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Absturzsicherungsgerät mit einem auf eine Trommel aufgewickelten Sicherungsseil, einer Rückholfeder, die beim Abwickeln des Seiles von der Trommel zu spannen ist, und einer Sperrvorrichtung zum Blockieren der Trommel gegen Rotation in Seilabwicklungsrichtung beim Absturz einer durch das Seil gesicherten Person, gekennzeichnet durch einen Seilantriebsmechanismus, um das Seil von der Trommel abzuwickeln und von dem Gerät nach unten zu bewegen, wobei der Antriebsmechanismus einen Antriebsmotor, ein Seilantriebsrad und einen Freilauf aufweist, und das Antriebsrad vom Motor über den Freilauf in einer Drehrichtung zum Abwickeln und nach unten Bewegen des Seiles anzutreiben ist .

Mit dem erfindungsgemässen Gerät kann per Knopfdruck der Anschlusshaken abgesenkt werden.

Um die Antriebskraftübertragung von dem Antriebsrad auf das Seil zu verbessern, hat der Seilantriebsmechanismus vorzugsweise ein Anpressrad und das Seil ist durch einen Spalt zwischen dem Antriebsrad und dem Anpressrad hindurchgeführt und ist in dem Spalt in reibungsschlüssiger Berührung mit beiden Rädern. Vorzugsweise ist der Anpressdruck des Anpressrades einstellbar. Das Antriebsrad kann an einem schwenkbaren Hebel drehbar gelagert sein, und der Hebel durch Federkraft vorgespannt sein, um das Anpressrad an das Seil anzudrücken.

Gemäss einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der

Motor mit einer Einrichtung versehen zum Umschalten der

Motordrehrichtung zwischen der einen Drehrichtung und einer entgegengesetzten Drehrichtung und zum Einstellen einer vorbestimmten Motordrehzahl mindestens in der

entgegengesetzten Drehrichtung, um die Aufwickelgeschwindigkeit des Seiles durch die eingestellte Motordrehzahl in der entgegengesetzten Motordrehrichtung zu begrenzen. Vorzugsweise ist der Motor ein Drehstrommotor mit einem Steuerkreis zum Umschalten der Motordrehrichtung und zum Einstellen einer vorbestimmten Motordrehzahl in beiden Drehrichtungen. Durch die eingestellte Motordrehzahl im Rückwärtslaufbetrieb (entgegengesetzte Drehrichtung) wird das Hochschnellen des Seiles verhindert oder begrenzt und das Seil nur so schnell hochgefahren wie es der eingestellten Motordrehzahl entspricht . Vorzugsweise ist der Motor ein Dreiphasen-Asynchrondrehstrommotor, dessen Drehzahl in beiden Drehrichtungen über einen Frequenzumrichter einstellbar ist.

Um zu verhindern, dass das Seilende beim Aufwickeln nach oben aus dem Spalt zwischen dem Antriebsrad und dem Anpressrad herausgezogen wird ist vorzugsweise ein Anschlag unterhalb des Antriebsrades angeordnet und am Seil ist ein Abstandhalter befestigt, zur Anlage an dem Anschlag wenn das Seil eine obere Endlage erreicht. Der Anschlag kann gleichzeitig als Endschalterbetätiger dienen.

Der Motor kann über Funk oder über eine Stromschiene gesteuert werden.

Gemäss einem anderen Gesichtspunkt betrifft die Erfindung einen Antriebsmechanismus für das Sicherungsseil eines Absturzsicherungsgerätes (Ansprüche 17 bis 31) .

Im Folgenden wird die Erfindung ausführlicher beschrieben in Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen, es zeigen :

Figur 1 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemässen Absturzsicherungsgerätes mit Seilantriebsmechanismus .

Figur 2 eine Vorderansicht des Gerätes nach Figur 1 mit geöffnetem Gehäuse des Antriebsmechanismus zur Darstellung der inneren Bauteile derselben.

Figuren 3A, 3B, 3C und 3D schematische Darstellungen des Freilaufs zur Erklärung der Betriebsweise des Gerätes.

Figur 4 eine schematische Darstellung eines Hülsenfreilaufs, und

Figur 5 das Blockschaltbild der elektronischen Steuerung des Antriebsmotors .

Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, besitzt das Absturzsicherungsgerät 100 ein Gehäuse 110, 120, in welchem eine Seiltrommel (nicht dargestellt) drehbar gelagert ist, zum Auf- und Abwickeln eines Sicherungsseiles 105. Das Sicherungsseil 105 ragt durch eine Seilöffnung (nicht dargestellt) am unteren Ende des Gehäuses 110, 120 hinaus.

In dem Gehäuse 110, 120 ist eine Trommel (nicht dargestellt) drehbar gelagert. Wenn eine Person, die sich an das Sicherungsseil 105 anschliessen will, das Seil nach unten zieht und von der Trommel abwickelt, wird eine Rückholfeder (nicht dargestellt) gespannt, die das Sicherungsseil später, wenn die Person sich von dem Seil löst und dieses freigibt, wieder nach oben zieht und auf die Trommel aufwickelt. Das Absturzsicherungsgerät 100 besitzt auch einen Sperrmechanismus (nicht dargestellt) , der eine Rotation der Trommel zum Abwickeln des Seiles zulässt, wenn das Seil mit geringer Geschwindigkeit langsam nach unten gezogen wird, aber eine Rotation im Sinne des Abwickeins des Sicherungsseiles 105 blockiert, wenn das Seil mit hoher Geschwindigkeit nach unten gezogen wird, wie beim Absturz einer am Sicherungsseil 105 angeschlossenen Person. Oben am Gehäuse 110, 120 befindet sich ein Aufhänger 115.

Ein Absturzsicherungsgerät mit diesen Merkmalen ist im Stand der Technik bekannt aus den eingangs genannten

Druckschriften und wird deshalb hier nicht ausführlicher beschrieben .

Unter dem Tromraelgehäuse 110, 120 ist ein Seilantriebsmechanismus gemäss der Erfindung befestigt. Der Seilantriebsmechanismus hat ein Gehäuse 170, 180, das am Trommelgehäuse 110, 120 über einen Zwischenrahmen oder eine Zwischenplatte 130 befestigt sein kann. Der Seilantriebsmechanismus hat ein Antriebsrad 210 und ein Gegendruck- oder Anpressrad 220, die in einem Gehäuse 180, 170 gelagert sind. Das Sicherungsseil 105 erstreckt sich von dem Trommelgehäuse 110, 120 senkrecht nach unten durch das Gehäuse 170, 180 und ist durch den Spalt zwischen dem Antriebsrad 210 und dem Gegendruckrad 220 hindurchgeführt und ist in dem Spalt in Reib- oder Friktionsberührung mit den Rädern 210, 220 zur Antriebskraftübertragung. Das Sicherungsseil 105 erstreckt sich unter den Rädern 210, 220 durch einen Führungsring 260, der an der Unterseite des Gehäuses 170, 180 befestigt ist. Am freien Ende des Seiles 105 ist ein Haken 290 befestigt. über dem Haken 290 befindet sich ein Abstandhalter 270, der sich auf dem Haken 290 abstützt.

In der oberen Endlage ist der Abstandhalter 270 in dem Führungsring 260 aufgenommen und liegt mit seinem oberen Ende an einem Anschlag 280 an, durch den das Seil hindurchgeführt ist, und der sich in dem Gehäuse zwischen dem Führungsring 260 und dem Räderpaar 210, 220 befindet. Auf diese Weise wird verhindert, dass beim Aufwickeln des Seiles 105 dieses nach oben aus dem Spalt zwischen den Rädern 210 und 220 herausgezogen werden kann. Vorzugsweise ist der Anschlag 280 gleichzeitig eine Endschalterbetätigung und besteht aus einem an seinem rechten Ende drehbar gelagerten Hebel, der einen Endschalter 190 betätigt, wenn der Abstandhalter 270 mit dem Anschlag 280 in Berührung kommt .

In dem Gehäuse 170, 180 befindet sich auch ein weiterer Hebel oder eine schwenkbar gelagerte L-förmige Wippe 230, an der das Gegendruckrad 220 drehbar gelagert ist. Eine Druckfeder 240 drückt das Gegendruckrad 220 gegen das Antriebsrad 210 zum Einklemmen oder Einspannen des Sicherungsseiles 105 zwischen diesen beiden Rädern. Ein Anpressdruckeinstellmechanismus 250 ist am freien Ende der Feder 240 vorgesehen und besteht aus einer Einstellschraube mit Schraubenmutter, wobei die Schraube durch eine öffnung in einem Winkelstück hindurchragt, das am Gehäuse 170, 180 befestigt ist. Das Gegendruckrad 220 hat vorzugsweise einen Gummi oder Kunststoffkörper .

Das Antriebsrad 210 ist durch einen Motor 140 anzutreiben, der in Figur 1 dargestellt ist und auf der Rückseite des Gehäuses 170, 180 angeflanscht ist. Auf der vorderen Seite des Gehäuses 170, 180 befindet sich eine Klemmkiste 160 an der ein Funkempfänger 150 zur Steuerung des Motors befestigt ist. Die Funksteuerung ist nicht erfindungswesentlich sondern der Motor kann auch über eine Stromschiene gesteuert werden.

Gemäss der Erfindung wird das motorgetriebene Antriebsrad 210 über einem Freilauf 200 angetrieben, der die Antriebskraft zum langsamen Abwickeln des Seiles 105 vom Antriebsmotor 140 auf das Antriebsrad überträgt.

Im Folgenden wird Bezug genommen auf die Figuren 3A, 3B, 3C und 3D zur Erklärung des Funktionsprinzips des Freilaufs 200. Diese Figuren zeigen nicht die tatsächliche Konstruktion eines Freilaufes sondern dienen nur zur Erläuterung des Freilauf-Prinzipes. Gemäss diesen Figuren besitzt der Freilauf 200 eine mittlere Welle 201, die mit den Läufer des Motors 140 verbunden ist, oder die Motorwelle selbst ist. Auf der Welle 201 ist ein Aussenring 202 drehbar gelagert. Die Welle 201 hat zwei diametral gegenüberliegende, radial nach aussen vorstehende Mitnehmer 203, die mit diametral gegenüberliegenden, nach innen

ragenden Vorsprüngen 204 des Aussenringes 202 zusammenwirken. Die Figur 3A zeigt den Freilauf 200 beim langsamen Abwickeln oder nach unten Bewegen des Seiles. Dabei treibt der Motor 140 die mittlere Welle 201 im Uhrzeigersinn an. Die radialen Mitnehmer 203 der Welle 201 erfassen die radialen Flächen der Vorsprünge 204 des Aussenringes 202 und nehmen den Aussenring 202 im Uhrzeigersinn mit. Wenn das Seil ausreichend abgewickelt ist kann eine Person sich am Sicherungsseil 105 anschliessen.

Die Figur 3B zeigt den Freilauf 200 im Falle des Absturzes einer gesicherten Person. In diesem Falle wird der Aussenring 202 plötzlich vom Seil 105 mit hoher Geschwindigkeit im Uhrzeigersinn angetrieben. Die innere Welle 201 steht jetzt still (Motor dreht nicht) und die Vorsprünge 204 des Aussenringes 202 bewegen sich über die Mitnehmer 203 der inneren Welle 201 hinweg. Die Sperrvorrichtung in dem Trommelgehäuse 110, 120 spricht an und verhindert das weitere Abwickeln des Seiles, d.h. den Absturz der gesicherten Person.

Die Figur 3C zeigt den Freilauf 200 bei stillstehendem Aussenring 202 und Rotation des Motors 140 (der Welle 201) im Gegenuhrzeigersinn, d.h. das untere Ende des Seiles 105 ist an einer zu sichernden Person angeschlossen und kann sich nicht nach oben bewegen, die innere Welle 201 dreht frei im Gegenuhrzeigersinn, ohne Antrieb des Aussenringes 202, die Mitnehmer 203 gleiten über die Tangentialflächen der Vorsprünge 204 hinweg.

Figur 3D zeigt den Freilauf 200 bei freigegebenem unteren Ende des Sicherungsseiles 105. Der Aussenring 202 wird nun durch das Sicherungsseil 105 im Gegenuhrzeigersinn angetrieben, das durch die gespannte Rückholfeder (nicht dargestellt) hochgezogen und aufgewickelt wird. Der Aussenring 202 hat nun die Tendenz die innere Welle 201 im Gegenuhrzeigersinn über den Freilauf 200 mitzunehmen durch Anlage der radialen Flächen der Vorsprünge 204 des

Aussenringes 202 an den radialen Mitnehmern 203 der inneren Welle 201. Da jedoch die Federkraft der Rückholfeder des Hδhensicherungsgerätes kleiner ist als die vom Motor 140 aufgebrachte Kraft am Antriebsrad 210, passt sich die Steiggeschwindigkeit des Seiles 105 an die Drehgeschwindigkeit des Antriebsrades 210 an.

Wie schon erwähnt zeigen die Figuren 3A, 3B, 3C, 3D nur das Prinzip eines Freilaufs und nicht die tatsächliche Konstruktion des Freilaufs. Freiläufe sind im Stand der Technik allgemein bekannt, siehe z.B. DE 200 09 895 Ul, DE 42 16 055 C2 , DE 42 10 560 C2 , DE 196 44 045 C2 , DE 44 42 404 C2 und DE 196 14 512 C2. Ein solcher Freilauf besteht, wie in Figur 4 dargestellt, aus einer Hülse 200a, die auf ihrer Innenfläche axiale Ausnehmungen 200b mit Klemmflächen aufweist. Klemmkörper 200c, wie z.B. Rollen oder Nadeln, sind in einem Käfig 20Oe geführt und befinden sich in den Ausnehmungen 200b. Der Käfig 20Oe hat Federelemente 20Od (schematisch als Schraubenfedern dargestellt) zum Anpressen der Klemmkörper 200c an die Klemmflächen und auch an die Welle 201. Eine Vielzahl von Ausnehmungen 200b (mit Klemmflächen) , Klemmkδrpern 200c und Anpressfedern 20Od ist natürlich über den Innenumfang der Freilaufhülse 200a bzw. des Käfigs 20Oe verteilt angeordnet. Der Freilauf 200 kann ein Bauteil des Antriebsrades 210 sein und das Antriebsrad 210 über den Freilauf 200 oder die Freilaufhülse auf der Welle 201 gelagert sein. Hierzu befinden sich Gleit- oder Wälzlager auf beiden Seiten der Klemmkörper. Das Antriebsrad 210 hat einen Gummi- oder KunstStoffkδrper oder Aussenring, der auf dem Freilauf 200 angeordnet ist.

Gemäss dem bevorzugten Ausführungsbeispiel soll verhindert werden, dass das Seil mit maximaler Geschwindigkeit durch die Rückholfeder aufgewickelt wird wenn die gesicherte Person das Sicherungsseil 105 freigegeben hat, da sonst das Seil 105 nicht richtig auf die Seiltrommel (nicht dargestellt) aufgewickelt wird und der

Abstandhalter 270 ungebremst in Endstellung fahren würde, und die Rückholfeder (nicht dargestellt) beschädigt werden könnte .

Vorzugsweise wird dies erreicht durch Verwendung eines Asynchrondrehstrommotors 140 dessen Drehzahl in beiden Drehrichtungen einstellbar ist. Die Umkehr der Drehrichtung erfolgt durch einen Frequenzumrichter. Ein solcher Motor mit Umrichter und Drehzahlregelung ist im Stand der Technik allgemein bekannt und kann von der Firma Lenze (Motortyp MDERRAXX 071-12) bezogen werden. Im Vorwärtslaufbetrieb wird das Seil 105 nach unten bewegt entsprechend der eingestellten Motordrehzahl . Im Rückwärtslaufbetrieb verhindert der mit eingestellter Drehzahl laufende Motor, dass das Seil 105 durch die Rückholfeder zu schnell hochgezogen wird und hart an dem Endanschlag anschlägt. Die Aufwickelgeschwindigkeit des Seiles im Rückwärtslaufbetrieb des Motors 140 ist also begrenzt durch die vorgegebene Geschwindigkeit des Motors 140.

Figur 5 das zeigt ein Blockschaltbild der elektrischen Steuerung des erfindungsgemäßen Absturzsicherungsgerätes mit

Seilantriebsmechanismus. Es besteht aus den Stromschienen /

Einspeisekabel 10 oder der alternativen Ansteuerung über eine Funkfernsteuerung 20, aus dem Hubendschalter 30 ( 190 in Figur 2) , der Relaisschaltlogik 10, einem Einphasen Frequenzumrichter 50, und einem Asynchrondrehstrommotor (40 in Figur 1) .

Die Stromschienen / Einspeisekabel 10 bilden die elektrische Schnittstelle zur Leistungseinspeisung sowie der

Steuerung der Absturzsicherung. Als Hauptstrom wird ein 1 Phasennetz mit 230 VAC und Schutzleiter eingespeist (Ll + N

+ PE) .

Zum Senken des Sicherungsseils 105 wird ein

Steuersignal an die Relaislogik 40 übertragen. Dieses kann über die Stromschienen / Einspeisekabel 10 erfolgen. Alternativ kann dieses über eine Funkfernsteuerung 20

übermittelt werden. Die Steuerung 20 ist eine handelsübliche Funkfernsteuerung nach dem Stand der Technik.

Als Rückmeldung wird ein Steuersignal übertragen, wenn der Endschalter 30 (190 in Figur 2) in der oberen Stellung betätigt ist. Dieses wird in die Stromschiene / Einspeisekabel 10 übertragen und steht zur weiteren Verarbeitung in einer übergeordneten Steuerung zur Verfügung .

Die Relaissteuerung 40 besteht aus zwei handelsüblichen Relais. Ein Relais ist für die übermittlung des Steuersignals „Senken", das andere für die übermittlung des Steuersignals „Heben" an den Frequenzumrichter 50 zuständig. Der Frequenzumrichter ist eine Einrichtung oder ein Steuerkreis zum Umschalten zwischen Rechts- oder Linkslauf und zum Einstellen einer gewünschten Drehzahl in beiden Laufrichtungen. Eingangsignale der Relaissteuerung 40 sind das Signal „nicht oben" des Hubenschalters 30, sowie das Steuersignal „Senken" von 10 bzw 20. Tabelle 1 zeigt die Zustände der Relaissteuerung.

Tabelle 1; Logik der Relaisteuerung

X = Zustand trifft zu

In 50 ist ein handelsüblicher Einphasenfrequenzumrichter dargestellt . Als Energieeinspeisung wird von den Stromschienen / Einspeiskabel 10, die Energie übermittelt. Intern wird die WechselSpannung über einen Gleichrichter in eine Gleichspannung umgewandelt, welche den Gleichstromzwischenkreis speist. Aus dem Gleichstromzwischenkreis wird ein variables Dreiphasen Drehfeld erzeugt. Das Drehfeld ist abhängig von Steuerbefehl Heben bzw. Senken ein Rechts- bzw. ein Linksdrehfeld. Die Frequenz und die Spannung sind abhängig von der vorgewählten Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeitsvorwahl wird in dem Frequenzumricher eingestellt. An den digitalen Eingängen

liegt abhängig von der Ansteuerung der Relaissteuerung 40, das Steuersignal Heben bzw. Senken an. Den Steuersignalen können unterschiedliche Werte zugeordnet werden. Um den mechanischen Verschleiß bei ganz abgewickeltem Seil zu minimieren, wird anhand der Strombegrenzung das mechanisch wirkende Antriebsmoment begrenzt. Wird der Grenzwert der eingestellten Stromgrenze überschritten, wird trotz anstehendem Senksteuerbefehl kein Senkdrehfeld vom Frequenzumrichter ausgegeben .

Der Asynchrondrehstrommotor 60 ist ein Handelsüblicher Dreiphasen Drehstrommotor mit Temperaturüberwachungssensor. Der Temperaturüberwachungssensor wird in dem Frequenzumrichter 50 überwacht und schaltet im Fehlerfall den Antrieb ab .