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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf mechanische Manipulatoren
zum Tragen und Transportieren von Materiallasten und Teilelasten.
Im Spezielleren befasst sich die vorliegende Erfindung mit Sicherheitssystemen
zur Verwendung bei mechanischen Manipulatoren.
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Mechanische
Manipulatoren werden in vielen verschiedenen industriellen Umgebungen
zum Anheben und Transportieren von schweren Materiallasten und Teilelasten
verwendet. Zum Beispiel kann eine Teilelast an einem mechanischen
Manipulator befestigt werden, so dass der mechanische Manipulator
die Last in eine angehobene Position anheben kann. Der mechanische
Manipulator kann dann bewegt werden, um die abgestützte Last
zu einem anderen Ort für
die Verwendung zu transportieren. Mechanische Manipulatoren haben
auf dem Gebiet der Robotertechnik beträchtliche Entwicklungen erfahren,
wobei diese die Steuerung von solchen Manipulatoren in manueller
und automatisierter Weise ermöglichen.
Diese Entwicklungen haben die Leistungsfähigkeiten und die Hubfähigkeit
von mechanische Manipulatoren gesteigert und dadurch die Automation
bei industriellen Fertigungsprozessen verbessert.
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Aufgrund
gesteigerter Hebeanforderungen besteht ein häufiges Thema bei mechanischen
Manipulatoren in dem Auftreten von Konstruktionsdefekten, bei denen
eine oder mehrere Komponenten eines mechanischen Manipulators unter
hohen Belastungen brechen. Derartige Brüche können dazu führen, dass die abgestützten Lasten
von den angehobenen Positionen auf den darunter befindlichen Boden
herabfallen. Dies kann zu einer Beschädigung oder einer Zerstörung der
Lasten sowie des Bodens führen,
auf den diese auftreffen. Daher besteht ein Bedarf für einen
Sicherheitsmechanismus, der das Risiko eines Herabfallens von abgestützten Lasten reduziert,
wenn eine Komponente eines mechanischen Manipulators bricht oder
anderweitig ausfällt.
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Die
vorliegende Erfindung erfüllt
diesen Bedarf durch die Schaffung eines Sicherheitsverriegelungssystems
zur Verwendung bei mechanischen Manipulatoren. Das Sicherheitsverriegelungssystem beinhaltet
einen rotationsbeweglichen Hebel, der mit einer Hebekomponente und
einer Lasttragekomponente des mechanischen Manipulators betriebsmäßig verbunden
ist, sowie eine Verriegelungskomponente, die mit dem rotationsbeweglichen
Hebel betriebsmäßig verbunden
ist. Der rotationsbewegliche Hebel ist in einer ersten Rotationsrichtung
vorgespannt und dafür
konfiguriert, sich ansprechend auf eine durch die Hebekomponente
aufgebrachte Hebekraft in einer entgegengesetzten Rotationsrichtung zu
drehen. Die Verriegelungskomponente ist dazu ausgebildet, mit einem
Stützrahmen
des mechanischen Manipulators auf der Basis einer Rotationsposition
des rotationsbeweglichen Hebels zusammen zu wirken.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden
anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch
näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht eines mechanischen Manipulators, der ein Sicherheitsverriegelungssystem
beinhaltet;
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2 eine
auseinandergezogene Perspektivansicht des Sicherheitsverriegelungssystems
des mechanischen Manipulators;
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3A eine
Seitenansicht des Sicherheitsverriegelungssystems in einem unverriegelten
Zustand; und
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3B eine
Seitenansicht des Sicherheitsverriegelungssystems in einem verriegelten
Zustand.
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1 zeigt
eine Perspektivansicht eines Manipulators 10, bei dem es
sich um einen an einer Decke angebrachten mechanischen Manipulator
zum Heben und Transportieren von schweren Materiallasten und Teilelasten
handelt. Der Manipulator 10 beinhaltet einen Stützrahmen 12,
eine Steuereinheit 14, einen pneumatisch betätigten Zylinder 16,
eine pneumatisch betätigte
Stange 18, Platten 20a und 20b, einen
Hebearm 22 sowie ein Verriegelungssystem 24, wobei
ein Teil der Platte 20a und des Hebearms 22 weggebrochen
sind, um das Verriegelungssystem 24 zu veranschaulichen.
Wie im Folgenden noch erläutert
wird, handelt es sich bei dem Verriegelungssystem 24 um
ein Sicherheitssystem, das ein Herabfallen des Hebearms 22 verhindert,
wenn die pneumatisch betätigte
Stange 18 oder die Verbindung zwischen dem pneumatisch
betätigten
Zylinder 16 und der pneumatisch betätigten Stange 18 bricht
oder anderweitig ausfällt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist der Manipulator 10 in
Bezug auf Koordinatenachsen 26x, 26y und 26z derart
orientiert, dass die Achsen 26x und 26y eine horizontale
Ebene bilden und die Achse 26z eine vertikale Hebeachse
bildet. Begriffe, die in der vorliegenden Anmeldung relative Positionen
in Bezug auf eine Koordinatenachse benennen, wie z.B. „entlang
der Achse 26x",
beziehen sich auf eine Richtung, die im Allgemeinen kollinear oder
parallel zu der Koordinatenachse ist.
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Bei
dem Stützrahmen 12 handelt
es sich um eine Hauptsäule,
die entlang der Achse 26z verläuft und die ein oberes Ende 28 aufweist,
das mit einer an der Decke angebrachten Katze (nicht gezeigt) zum Bewegen
des Manipulators 10 verbunden ist. Auf diese Weise kann
der Manipulator 10 in einem Arbeitsbereich zum Heben und
Transportieren von verschiedenen Materialien und Teilen herum bewegt
werden. Der Stützrahmen 12 beinhaltet
ferner eine vordere Oberfläche 30 und
eine seitliche Oberfläche 32,
wobei die vordere Oberfläche 30 parallel
zu einer durch die Achsen 26y und 26z definierten
Ebene ist und die seitliche Oberfläche 32 parallel zu
einer durch die Achsen 26y und 26z definierten
Ebene ist. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, beinhaltet die laterale
Oberfläche 32 einen
Schlitz 34, bei dem es sich um einen Führungsschlitz handelt, der
sich entlang der Achse 26z durch den Stützrahmen 12 hindurch
erstreckt und den vertikalen Bewegungsbereich für den Hebearm 22 definiert.
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Die
Steuereinheit 14 ist an dem Stützrahmen 12 befestigt
und enthält
ein System zum Steuern des Manipulators 10 in manueller
oder automatisierter Weise.
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Bei
dem pneumatisch betätigten
Zylinder 16 handelt es sich um eine Hebekomponente, die
an der vorderen Oberfläche 30 des
Stützrahmens 12 angebracht
ist und in Signalverbindung mit der Steuereinheit 14 steht.
Der pneumatisch betätigte
Zylinder 16 schafft Hebekraft zum Anheben und Absenken
des Hebearms 22, so dass sich abgestützte Lasten bzw. Traglasten
anheben und absenken lassen. Bei alternativen Ausführungsformen
kann der pneumatisch betätigte
Zylinder 16 durch mehrere verschiedene Hebekomponenten
ersetzt werden, wie z.B. Hydraulikzylinder, Elektromotoren sowie
andere ähnliche Aktuatoren.
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Bei
der pneumatisch betätigten
Stange 18 handelt es sich um eine Stange, die den pneumatisch betätigten Zylinder 16 und
das Verriegelungssystem 24 miteinander verbindet und die
durch den pneumatisch betätigten
Zylinder 16 nach oben und nach unten bewegt wird. Die nach
oben und nach unten gehende Bewegung der pneumatisch betätigten Stange 18 veranlasst
in entsprechender Weise die vertikale Bewegung der Platten 20a und 20b,
des Hebearms 22 und des Verriegelungssystems 24.
Bei den Platten 20a und 20b handelt es sich um
Gehäuseplatten,
die an den seitlichen Bereichen des Stützrahmens 12 und des
Verriegelungssystems 24 vorgesehen sind und Verbindungspunkte
für den
Hebearm 22 und das Verriegelungssystem 24 schaffen.
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Bei
dem Hebearm 22 handelt es sich um eine Lasttragekomponente 22,
die ein oberes Segment 36, ein unteres Segment 38,
ein Fortsatzsegment 40 und einen Haken 42 beinhaltet.
Bei dem oberen Segment 36 handelt es sich um einen ersten Metallfortsatz,
der mit dem Fortsatzsegment 40 über einen Bolzen 44 schwenkbar
verbunden ist. Das obere Segment 36 steht ferner mit einem
Stützstift
(nicht gezeigt) in Verbindung, der entlang der Achse 26y an einer
Stelle 46 zwischen den Platten 20a und 20b verläuft. Auf
diese Weise ist das obere Segment 36 an den Platten 20a und 20b angebracht.
Der Stützstift
an der Position 46 erstreckt sich ferner durch den Schlitz 34 des
Stützrahmens 12 hindurch,
um dadurch den vertikalen Bewegungsbereich für den Hebearm 22 vorzugeben.
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Bei
dem unteren Segment 38 handelt es sich um einen zweiten
Metallfortsatz, der über
einen Bolzen 48 mit dem Fortsatzsegment 40 schwenkbar
verbunden ist. Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet die Platte 20a eine
Führungsschiene 50 (in
gestrichelter Linie dargestellt), die sich entlang der Achse 26y auf der
Innen seite der Platte 20a erstreckt. Eine zweite Führungsschiene
(nicht gezeigt) erstreckt sich auch auf der Innenseite der Platte 20b entlang
der Achse 26x. Die Führungsschiene 50 und
die entsprechende Führungsschiene
auf der Platte 20b geben den horizontalen Bewegungsbereich
für den
Hebearm 22 entlang der Achse 26x vor. Das untere
Segment 38 ist mit einem Stützstift (nicht gezeigt) schwenkbar verbunden,
der sich innerhalb der Führungsschiene 50 und
der entsprechenden Führungsschiene
an der Platte 20b erstreckt, so dass die Platten 20a und 20b das
untere Segment 38 abstützen
können.
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Das
Fortsatzsegment 40 erstreckt sich entlang der Achse 26z und
bildet den Bereich des Manipulators 10, an dem die Traglasten
aufgehängt
sind. Der Haken 42 ist an dem äußersten unteren Ende des Fortsatzsegments 40 befestigt
und bildet eine zweckdienliche Einrichtung zum Anbringen der Lasten
an dem Fortsatzsegment 40. Bei der in 1 dargestellten
Anordnung lässt
sich der Hebearm 22 in Vertikalrichtung entlang der Achse 26z sowie
in Horizontalrichtung entlang der Achse 26x bewegen, und zwar
gleichzeitig oder voneinander unabhängig. Die Bewegung entlang
der Achse 26z wird durch den pneumatisch betätigten Zylinder 16 gesteuert.
Die Bewegung entlang der Achse 26x wird durch die Geometrien
des oberen Segments 36, des unteren Segments 38,
des Fortsatzsegments 40 sowie ihren Zwischenverbindungen
miteinander und den Platten 20a und 20b (z.B.
der Führungsschiene 50)
definiert. Die Bewegung entlang der Achse 26x wird durch
eine Bedienungsperson gesteuert und erfordert keine mechanische
Betätigung über den
pneumatisch betätigten
Zylinder 16.
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Bei
dem Verriegelungssystem 24 handelt es sich um ein Sicherheitssystem,
das zwischen den Platten 20a und 20b in der Nähe der vorderen
Oberfläche 30 des
Stützrahmens 12 angeordnet
ist. Das Verriegelungssystem 24 ist entlang der Achse 26y an Stellen 52 und 54 mit
einem Paar Stützstiften
(in 1 nicht dargestellt) verbunden, die zwischen den Platten 20a und 20b verlaufen.
Dadurch ist das Verriegelungssystem 24 an den Platten 20a und 20b befestigt.
Ferner ist das Verriegelungssystem 24 mit der pneumatisch
betätigten
Stange 18 schwenkbar verbunden, so dass die auf die pneumatisch
betätigte Stange 18 ausgeübte Hebekraft
durch das Verriegelungssystem 24 auf den Hebearm 22 translationsmäßig übertragen
werden kann.
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Während eines
Hebevorgangs übt
der pneumatisch betätigte
Zylinder 16 eine Zugkraft auf die pneumatisch betätigte Stange 18 aus,
um dadurch die pneumatisch betätigte
Stange 18 entlang der Achse 26z anzuheben. Dies
führt in
entsprechender Weise dazu, dass das Verriegelungssystem 24 entlang
der Achse 26z nach oben gezogen wird. Da das Verriegelungssystem 24 an
den Platten 20a und 20b befestigt ist (über die
Stützstifte
an den Stellen 52 und 54), werden auch die Platten 20a und 20b entlang
der Achse 26z angehoben. Dies führt in entsprechender Weise
zu einem Anheben des oberen Segments 36, des unteren Segments 38 und
des Fortsatzsegments 40, wodurch die Traglast angehoben wird.
Wenn eine gewünschte
Höhe erreicht
ist, kann der Manipulator 10 dann über die an der Decke angebrachte
Bewegungseinrichtung bzw. Laufkatze in eine neue Position verbracht
werden.
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Aufgrund
ihrer relativ kleinen Größe können die
pneumatisch betätigte
Stange 18, die Verbindung zwischen dem pneumatisch betätigten Zylinder 16 und
der pneumatisch betätigten
Stange 18 oder die Stützstifte,
die die Platten 20a und 20b sowie das Verriegelungssystem 24 miteinander
verbinden, unter den hohen Belastungen einer Traglast brechen. Standardlasten,
die von derzeitigen mechanischen Manipulatoren getragen werden,
erreichen typischerweise Gewichte im Bereich von 1500 bis 2000 Pounds
(ca. 680 bis 906 kg). Ohne die Verwendung des Verriegelungssystems 24 würde ein
Brechen der pneumatisch betätigten
Stange 18 dazu führen,
dass die Platten 20a und 20b, der Hebearm 22 und
die Traglast unter dem Gewicht der abgestützten Traglast nach unten fallen.
Der Aufprall von solchen Lasten kann die Materialien oder Teile
beschädigen
oder zerstören.
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Wie
im Folgenden noch erläutert
wird, verhindert das Verriegelungssystem 24 ein nach unten Fallen
des Hebearms 22 (sowie der abgestützten Traglast), wenn die pneumatisch
betätigte
Stange 18 oder die Verbindung zwischen dem pneumatisch
betätigten
Zylinder 16 und der pneumatisch betätigten Stange 18 bricht.
Bei Auftreten eines solchen Bruches tritt das Verriegelungssystem 24 mit
dem Stützrahmen 12 in
Eingriff und verhindert dadurch eine weitergehende Bewegung des
Hebearms 22. Dies vermindert das Risiko einer Beschädigung oder
Zerstörung
der Traglast.
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2 zeigt
eine auseinandergezogene Perspektivansicht des Verriegelungssystems 24,
das in der Nähe
des Stützrahmens 12 zwischen
den Platten 20a und 20b angeordnet ist. Wie in
der Zeichnung zu sehen ist, beinhaltet das Verriegelungssystem 24 einen
Kipphebel 56, ein Joch 58, eine Feder 60,
eine Zwischenverbindungslasche 61, eine Verriegelungsanordnung 62,
einen primären
Stützstift 64 sowie
einen sekundären
Stützstift 66.
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Bei
dem Kipphebel 56 handelt es sich um einen drehbaren Hebel,
der ein Schwenkpunkt-Rohr 68, einen ersten Armbereich 70 und
einen zweiten Armbereich 71 aufweist, wobei sich der erste
Armbereich 70 und der zweite Armbereich 71 in
etwa in einem rechten Winkel von dem Schwenkpunkt-Rohr 68 weg
erstrecken. Bei alternativen Ausführungsformen erstrecken sich
der erste Armbereich 70 und der zweite Armbereich 71 von
der Schwenkpunkt-Stange in einem anderen Winkel als einem rechten
Winkel weg (z.B. mit einer winkelmäßigen Beabstandung von ca.
45° bis
ca. 135°).
Der Kipphebel 56 ist an einer Stelle 54 über den
sekundären
Stützstift 66 an den
Platten 20a und 20b befestigt. Der sekundäre Stützstift 66 erstreckt
sich durch das Schwenkpunkt-Rohr 68 hindurch und ist an
der Platte 20a an einer Öffnung 72a mittels
einer Mutter-/Unterlegscheiben-Anordnung 74a befestigt
sowie an der Platte 20b an einer Öffnung 72b mittels
einer Mutter-/Unterlegscheiben-Anordnung 74b befestigt.
Diese Anordnung erlaubt eine rotationsmäßige Bewegung des Kipphebels 56 um
den sekundären
Stützstift 66.
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Bei
dem Joch 58 handelt es sich um eine U-förmige Komponente, die ein Basisrohr 76 und Verbindungsarme 78 aufweist,
wobei sich die Verbindungsarme 78 von dem Basisrohr 76 entlang
der Achse 26z nach oben erstrecken. Das Joch 58 ist über den
primären
Stützstift 64 an
einer Stelle 52 an den Platten 20a und 20b befestigt,
wobei sich der primäre
Stützstift 64 durch
das Basisrohr 76 des Jochs 58 hindurch erstreckt.
Der primäre
Stützstift 64 ist
an der Platte 20a an einer Öffnung 80a mittels
einer Mutter-/Unterlegscheiben-Anordnung 82a befestigt
und ist an der Platte 20b an einer Öffnung 80b mittels
einer Mutter-/Unterlegscheiben-Anordnung 82b befestigt.
Wie zu sehen ist, sind die Öffnungen 80a und 80b entlang
der Achse 26z länglich
ausgebildet, um dem primären
Stützstift 64 sowie
dem Joch 58 einen Bewegungsbereich entlang der Achse 26z zu
verschaffen.
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Das
Joch 58 ist ebenfalls mit dem Kipphebel 56 schwenkbar
verbunden. Der erste Armbereich 70 des Kipphebels 56 ist
zwischen den Verbindungsarmen 78 des Jochs 58 angeordnet.
Ferner beinhaltet die pneumatisch betätigte Stange 18 ein
unteres Ende 84, das innerhalb des ersten Armbereichs 70 des
Kipphebels 56 angeordnet ist. Auf diese Weise sind die
pneumatisch betätigte
Stange 18, der Kipphebel 56 und das Joch 58 mittels
eines Bolzens 86 schwenkbar verbunden, so dass die auf
die pneumatisch betätigte
Stange 18 aufgebrachte, nach oben gehende Zugkraft in entsprechender
Weise den Kipphebel 56 und das Joch 58 in Richtung
nach oben zieht.
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Bei
der Feder 60 handelt es sich um eine vorgespannte Feder,
die unter hoher Spannung steht und ein erstes Ende 60a und
ein zweites Ende 60b aufweist. Das erste Ende 60a ist über die
Zwischenverbindungslasche 61 mit dem zweiten Armbereich 71 des
Kipphebels 56 verbunden. Bei einer alternativen Ausführungsform
ist das erste Ende 60a mit dem zweiten Armbereich 71 direkt
verbunden, und auf die Zwischenverbindungslasche 61 wird
verzichtet. Das zweite Ende 60b der Feder 60 ist
mit einem innen angeordneten Stützstift
(in 2 nicht dargestellt) verbunden, der zwischen den
Platten 20a und 20b befestigt ist und der Feder 60 das
Aufbringen einer Vorspannkraft entlang der Achse 26x in
Richtung des Pfeils 87 ermöglicht. Die Vorspannkraft spannt
den Kipphebel 56 in der Rotationsrichtung eines Pfeils 88 (im
Uhrzeigersinn in der Darstellung gemäß 2) vor.
Alternativ hierzu kann das zweite Ende 60b der Feder 60 an
mehreren verschiedenen Stellen an dem Manipulator 10 befestigt
werden, um der Feder 60 ein Vorspannen des Kipphebels 56 in
der Rotationsrichtung des Pfeils 88 zu ermöglichen.
Bei noch einer weiteren alternativen Ausführungsform ist der eigentliche
Kipphebel 56 unter Vorspannung in der Rotationsrichtung
des Pfeils 88 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform
sind die Feder 60 und die Zwischenverbindungslasche 61 nicht
erforderlich und können
weggelassen werden.
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Die
Verriegelungsanordnung 62 beinhaltet eine Stange 90,
einen Verriegelungsstift 92 und einen Ausrichtungsblock 94.
Bei der Stange 90 handelt es sich um eine versetzte Stange,
die sich entlang der Achse 26x erstreckt und über einen
Bolzen 95 mit dem zweiten Armbereich 71 des Kipphebels 56 schwenk bar
verbunden ist. Damit verbindet der Bolzen 95 den Kipphebel 56,
die Zwischenverbindungslasche 61 und die Stange 90 in
schwenkbarer Weise. Das gegenüberliegende
Ende der Stange 90 ist mit einem Verriegelungsstift 92 über einen
nicht dargestellten Bolzen verbunden. Bei dem Verriegelungsstift 92 handelt
es sich um eine Verriegelungskomponente sowie um denjenigen Bereich
des Verriegelungssystems 24, der mit dem Stützrahmen 12 in
Eingriff tritt, um eine Bewegung des Hebearms 22 zu verhindern.
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Bei
dem Ausrichtungsblock 94 handelt es sich um einen Block,
der über
nicht dargestellte Bolzen an Öffnungen 96 direkt
an der Platte 20a befestigt ist und in der Nähe der vorderen
Oberfläche 30 des
Stützrahmens 12 angeordnet
ist. Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet ein
Bereich der vorderen Oberfläche 30 eine
Anordnung von Öffnungen
(die auch als Anordnung 98 bezeichnet wird), die entlang
der Achse 26z angeordnet sind. Wie im Folgenden noch erläutert wird,
handelt es sich bei den Öffnungen
der Anordnung 98 um Öffnungen
in dem Stützrahmen 12,
mit denen das Verriegelungssystem 24 in Eingriff bringbar
ist, um ein nach unten Fallen des Hebearms 22 zu verhindern.
Der Ausrichtungsblock 94 beinhaltet einen Kanal 100,
der sich entlang der Achse 26x durch den Ausrichtungsblock 94 hindurch
erstreckt und mit den Öffnungen
der Anordnung 98 in Flucht gebracht werden kann. Der Verriegelungsstift 92 ist im
Inneren des Kanals 100 des Ausrichtungsblocks 94 verschiebbar
angeordnet, so dass der Verriegelungsstift 92 mit den Öffnungen
der Anordnung 98 in Eingriff gebracht werden kann.
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Wie
im Folgenden noch erläutert
wird, erfolgen ein Eingreifen und Lösen der Verriegelungsanordnung 62 mit
bzw. aus den Öffnungen
der Anordnung 98 auf der Basis der rotationsmäßigen Position des
Kipphebels 56 um den sekundären Stützstift 66. Die rotationsmäßige Position
des Kipphebels 56 basiert in entsprechender Weise auf dem
Ausmaß der nach
oben gehenden Zugkraft, die von der pneumatisch betätigten Stange 18 auf
den Kipphebel 56 ausgeübt
wird.
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Die 3A und 3B zeigen
Seitenansichten des Verriegelungssystems 24 im Gebrauch zusammen
mit dem Stützrahmen 12 und
der pneumatisch betätigten
Stange 18, wobei der Stützrahmen
im Schnitt dargestellt ist. 3A zeigt
dabei das Verriegelungssystem 24 in einem unverriegelten
Zustand (d.h. von dem Stützrahmen 12 gelöst) während eines
Hebevorgangs. Wie vorstehend erwähnt
worden ist, zieht der in 1 dargestellte pneumatisch betätigte Zylinder 16 während eines
Hebevorgangs die pneumatisch betätigte
Stange 18 entlang der Achse 26z nach oben. Dadurch
wird in entsprechender Weise eine nach oben gehende Zugkraft auf
den Bolzen 86 ausgeübt,
der die pneumatisch betätigte Stange 18,
den ersten Armbereich 70 des Kipphebels 56 sowie
die Verbindungsarme 78 des Jochs 58 miteinander
verbindet (wobei dies durch einen Pfeil 102 dargestellt
ist).
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Die
nach oben gehende Zugkraft auf den ersten Armbereich 70 übersteigt
die entgegengesetzte Vorspannkraft der Feder 60 (in Richtung
des Pfeils 87), so dass der erste Armbereich 70 zur
Ausführung einer
Schwenkbewegung in Richtung eines Pfeils 103 nach oben
veranlasst wird. Dadurch wird der Kipphebel 56 um den sekundären Stützstift 66 in
der Rotationsrichtung eines Pfeils 104 (im Gegenuhrzeigersinn
der Darstellung der 3A) verschwenkt, wodurch in
entsprechender Weise der zweite Armbereich 71 in Richtung
eines Pfeils 105 verschwenkt wird.
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Der
Kipphebel 56 dreht sich im Gegenuhrzeigersinn, bis er die
in 3A gezeigte Position erreicht. Der Kipphebel 56 weist
einen Rotationsbereich auf, der durch den Bewegungsbereich des primären Stützstifts 84 entlang
der Achse 26z im Inneren der länglichen Formgebungen der Öffnungen 80a und 80b bestimmt
ist. Damit verhindert der primäre Stützstift 84 eine
weitergehende Rotationsbewegung des Kipphebels 56. Das
Verschwenken des zweiten Armbereichs 71 in Richtung des
Pfeils 105 führt
dazu, dass die Stange 90 und der Verriegelungsstift 92 in
Richtung eines Pfeils 106 gezogen werden. Dadurch wird
der Verriegelungsstift 92 aus einer der Öffnungen
der Anordnung 98 zurückgezogen,
so dass die pneumatisch betätigte
Stange 18 die Platten 20a und 20b, den
Hebearm 22 sowie das Verriegelungssystem 24 entlang
der Achse 26z anheben kann. Auf diese Weise kann der Hebearm 22 zum
Transportieren einer Traglast angehoben werden.
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3B veranschaulicht
das Verriegelungssystem 24 in einem verriegelten Zustand
(d.h. bei Eingriff mit dem Stützrahmen 12)
bei einem Bruch der pneumatisch betätigten Stange 18.
Beim Brechen der pneumatisch betätigten
Stange 18 wird die auf die Platten 20a und 20b,
den Hebearm 22 und das Verriegelungssystem 24 ausgeübte, nach
oben gehende Zugkraft eliminiert. Damit handelt es sich bei der
primären
Kraft, die auf die Platten 20a und 20b, den Hebearm 22 und
das Verriegelungssystem 24 ausgeübt wird, um das Gewicht der
Traglast, das die Platten 20a und 20b, den Hebearm 22 und
das Verriegelungssystem 24 in Richtung eines Pfeils 108 nach
unten zieht.
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Das
Brechen der pneumatisch betätigten Stange 18 eliminiert
auch die Kraft, die den ersten Armbereich 70 des Kipphebels 56 in
Richtung des Pfeils 103 (in 3A dargestellt)
verschwenkt. Da der erste Armbereich 70 des Kipphebels 56 nicht mehr
in Richtung des Pfeils 103 verschwenkt wird, verschwenkt
die Vorspannkraft der Feder 60 den zweiten Armbereich 71 in
Richtung eines Pfeils 110. Dadurch wird der Kipphebel 56 im
Uhrzeigersinn gemäß einem
Pfeil 88 um den sekundären
Stützstift 66 rotationsmäßig bewegt.
Durch das Verschwenken des zweiten Armbereichs 71 werden
die Stange 90 und der Verriegelungsstift 92 in
Richtung eines Pfeils 102 in Richtung auf die Öffnungen
der Anordnung 98 gedrückt.
Das Verriegelungssystem 24 (und der Hebearm 22)
fallen entlang der Achse 26z nach unten, bis der Verriegelungsstift 92 mit
der nächsten Öffnung der
Anordnung 98 in Flucht angeordnet ist.
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Wenn
der Verriegelungsstift 92 mit einer Öffnung der Anordnung 98 fluchtend
angeordnet ist, zwingt die hohe Vorspannkraft der Feder 60 den
Verriegelungsstift 92, mit der Öffnung der Anordnung 98 in
Eingriff zu treten. Dadurch wird das Verriegelungssystem 24 an
dem Stützrahmen 12 verriegelt,
so dass ein nach unten Fallen der Platten 20a und 20b, des
Hebearms 22 sowie der Traglast verhindert ist. Die Öffnungen
der Anordnung 98 sind entlang der Achse 26z wünschenswerterweise
nahe beieinander platziert, um die Distanz zu minimieren, über die
der Hebearm 22 nach unten fällt, bevor der Verriegelungsstift 92 in
eine Öffnung
der Anordnung 98 eingreift. Aufgrund der auf die Komponenten
des Verriegelungssystems 24 einwirkenden schweren Lasten sind
die Komponenten wünschenswerterweise
aus Metallen mit hoher Festigkeit gebildet, um ein Brechen der Komponenten
zu verhindern, wenn das Verriegelungssystem 24 mit dem
Stützrahmen 12 in
Eingriff tritt. Auf diese Weise reduziert das Verriegelungssystem 24 das
Risiko einer Beschädigung
oder Zerstörung
von Industrielasten, die mit mechanischen Manipulatoren gehoben
und transpor tiert werden. Darüber
hinaus bedient sich das Verriegelungssystem 24 mechanischer
Wechselwirkungen, und es sind keine teuren elektronischen Überwachungsgeräte (z.B.
empfindliche Beschleunigungsmesser) erforderlich, so dass sich ein
kostengünstiges
Sicherheitssystem schaffen lässt.
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Die
vorliegende Erfindung ist zwar unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben worden, jedoch ist den Fachleuten klar, dass im Umfang
der Erfindung Änderungen
an dieser vorgenommen werden können.
Während
der vorstehend in 1 als an einer Decke angebrachter
mechanischer Manipulator dargestellt ist, ist das Verriegelungssystem 24 z.B.
auch für
die Verwendung bei mehreren anderen verschiedenen mechanischen Manipulatoren
(z.B. am Boden angebrachten mechanischen Manipulatoren) geeignet.