DE2627316A1

DE2627316A1 - Hebevorrichtung

Info

Publication number: DE2627316A1
Application number: DE19762627316
Authority: DE
Inventors: Ishikawa Kanazawa; Hiroichi Murakami; Eishin Satake
Original assignee: Tsudakoma Industrial Co Ltd
Current assignee: Tsudakoma Corp
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1977-12-29

Description

Hebevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Hebevorrichtung zum Anheben und Transportieren von Lasten, beispielsweise Werkstücken, in jede beliebige Position in dem dreidimensionalen Raum innerhalb des Arbeitsfeldes oder -umkreises der Hebevorrichtung.
Es sind bereits viele Vorschläge für automatische Hebevorrichtungen gemacht worden, um Lasten, beispielsweise Werkstücke und Konstruktionsblöcke, anzuheben und zu transportieren. Die meisten bekannten Hebevorrichtungen haben jedoch zwei wesentliche Nachteile, d.h. sie sind verhältnismäßig groß und kompliziert aufgebaut, so daß sich hohe Herstellungskosten ergeben, und sie erfodern notwendigerweise ein hohes Maß an Arbeitskraft, um die angehobenen Lasten von einer Position zu einer anderen zu versetzen.
Zusätzlich ist es unter gewissen Umständen möglich, daß die angehobenen Lasten mit großer Wucht herunterfallen, was das Bedienungspersonal in große Gefahr bringen kann. Die Gefahr, daß die angehobenen Lasten plötzlich herabfallen, ist besonders in dem frühen Stadium des Anhebens gegeben, weil man die Kraft, die von der Hebevorrichtung aufgebracht werden muß, nicht richtig auf die Kraft abstimmen kann, die von der angehobenen Last ausgeübt wird. In den meisten Fellen ist es schwieirg, vorher die richtige Größe der Kraft abzuschätzen, die die Hebevorrichtung aufbringen muß und die durch die anzuhebende Last ausbalanciert werden muß. Daher ist es im Hinblick auf die Sicherheit bei dem Hebevorgang erwünscht, daß eine Sperre an der Hebevorrichtung vorgesehen ist, um die Hebevorrichtung gegen ein plötzliches Herabfallen der angehobenen Last zu sperren oder zu blockieren.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine in einem dreidimensionalen Arbeitsbereich wirksame Hebevorrichtung zu schaffen, die verhältnismäßig kompakt und in ihrer Konstruktion einfach ist, so daß die Herstellungskosten stark reduziert werden. Dabei soll auch das Anheben und das Transportieren der Lasten mit einem Minimum an Arbeitskraft durchführbar sein.
Eine Hebevorrichtung zur Lösung dieser Aufgabe ist in dem Hauptanspruch gekennzeichnet. Die beanspruchte Anordnung des Hebegestänges ist einerseits einfach in ihrem mechanischen Aufbau und hat andererseits den weiteren Vorteil, daß die Manipulation der Last einfach und mit wenig Kraftaufwand möglich ist.
Die in Anspruch 3 gekennzeichnete Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hebevorrichtung hat den weiteren Vorteil, daß beim Anheben und Transportieren der Lasten die Gefahr vermieden wird, daß die Lasten plötzlich herunterfallen.
Die erfindungsgemäße Hebevorrichtung zum Transportieren von Lasten an eine beliebige Position in einem dreidimensionalen Arbeitsbereich und zum Halten der Lasten an diesen Positionen weist somit im wesentlichen ein Hebegestänge auf, das aus einem Parallelogrammgestänge und einem Führungsgestänge, welches eine im wesentlichen geradlinige Bewegung ausführen kann und mit dem Parallelogrammgestänge gekoppelt ist, und eine Strömungsmittel-Antriebseinrichtung auf, um eine Antriebskraft auf das Hebegestänge zu übertragen, so daß die daran aufgehängte Last ausbalanciert wird.
In weiterer Ausgestaltung ist noch eine Sperreinrichtung mit einer Eing'ruplung vcrgeseen um ein ötzliches Heraballen der angehozenen Last zu verhindern. teilt dieser erfindungsgemäßen wïem bevorrichtung können die Lasten sicher und mit einem Minimum an Bedienungspersonal und Arbeitskraft angehoben transportier und gehalten werden. Unter der Arbeitskraft ist dabei auch die Kraft zu verstehen, die das Bedienungspersonal zur Bedienung der Hebevorrichtung aufbringen muß. Das Herabfallen der Last wird nicht nur während des Verfahrens der Last im angehobenen Zustand sondern auch während des frühen Stadiums beim Anheben der Last gewährleistet. Daher werden bei der vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Vorteile des geringeren Bedarfs an Arbeitskraft und der erhöhten Sicherheit gemeinsam erreicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Hebevorrichtung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 Eine zum Teil geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Hebevorrichtung; Fig. 2 eine schematische Darstellung, die die Dimensionierung der einzelnen Teile der in Fig. 1 gezeigten Hebevorrichtung zeigt; Fig. 3A bis 3D schematische Darstellungen, die die verschiedenen Stellungen der in Fig. 1 gezeigten Hebevorrichtung bei verschiedenen Hebevorgängen zeigen; Fig. 4 eine Draufsicht auf den Lagerblock und die Sperr vorichtung, die bei der in Fig. 1 gezeigten Hebevorrichtung vorhanden sind; Fig. 5A und 5B Schnitte durch die Sperrvorrichtung von Fig. 4 in Draufsicht, wobei die ausgerückte bzw. die eingerückte Stellung dargestellt ist; Fig. 6 eine perspektivische Skizze, die den Arbeitsbereich oder -Raum der in Fig. 1 gezeigten Hebevorrichtung verdeutlicht; und Fig. 7A und 7B teilweise Schnittdarstellungen in transversaler Richtung durch die Einwegkupplung, die in der Sperrvorrichtung von Fig. 4 verwendet wird, wobei die ausgerückte bzw. die eingerückte Stellung der Kupplung dargestellt ist.
In der folgenden Beschreibung werden die Elemente und Positionen, die von der Drehachse des Lagerblockes entfernt liegen, mit den Begriffen "vorne", "außen" und "am weitesten außen" bezeichnet, während die Elemente und Positionen, die nahe bei der Drehachse liegen, mit den Begriffen "hinten", "innen" und "am weitesten innen" bezeichnet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der dreidimensionalen Hebevorrichtung gemäß der Erfindung ist in den Figuren 1 und 2 gezeigt, wobei die Hebevorrichtung durch einen Ständer 1 auf dem Boden aufgestellt ist. Der Ständer trägt an seinem oberen Ende eine Welle 2, die um ihre Mittelachse L1 drehbar ist. An dem oberen Ende der Welle 2 ist ein Lagerblock 3 befestigt, der Seitenwände 3a und 3b (Fig.
1 und 4), eine untere Wand 3d und eine obere Wand 3c aufweist, wobei die Seitenwand 3a in Fig. 1 zur besseren Obersichtlichkeit der Darstellung weggelassen ist. Der Lagerblock 3 und die daran montierten Teile sind zusammen in horizontaler Richtung um die Mittelachse L1 drehbar.
Sieben Sätze jeweils paarweise vorhandener Arme, d.h. die Hebearme 4, die oberen Arme 6, die Gegengewichtsarme 7, die unteren Arme 8, die ersten Verbindungsarme 9, die zweiten Verbindungsarme 11 und die dritten Verbindungsarme 12 sind direkt oder indirekt von dem Lagerblock 3 getragen. In Fig. 1 ist jeweils nur einer der Arme jedes der Armpaare zur Vereinfachung dargestellt.
Diese Arme bilden ein Hebegestänge, das eine Kombination aus einem Parallelogrammgestänge mit einem Führungsgestänge ist. Das Führungsgestänge gestattet eine näherungsweise geradlinige Bewegung, wie noch im einzelnen beschrieben wird. Der obere Arm 6 ist an seinem hinteren Ende mit einem durch Strömungsmittel betätigten Arbeitszylinder 30 über einen dazwischen geschalteten Verbindungsblock 40 angeschlossen, wobei der Arbeitszylinder 30 an der unteren Wand 3d des Lagerblockes 3 befestigt ist. Die Kolbenstange 31 des Arbeitszylinders 30 ist mit der Unterseite des Verbindungsblocks 40 gekoppelt. Der Arbeitszylinder 30 ist mit einer Druckmittelquelle (nicht gezeigt) verbunden, die ein geeignetes Druckmittel, beispielsweise unter Druck stehendes öl, liefert.
Das hintere Ende des oberen Armes 6 ist schwenkbar auf einer horizontalen Welle 13 befestigt, an der auch der Verbindungsblock 40 befestigt ist. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, erstreckt sich die horizontale Welle 13 zwischen den Seitenwänden 3a und 3b des Lagerblockes 3 und ist an ihren Enden mit Lagern 14 (Fig. 5A) versehen, die in einem vertikalen Schlitz 16, der in den Seitenwänden 3a und 3b ausgebildet ist, aufgenommen werden. Der Gegengewichtsarm 7 hat an seinem hinteren Ende ein Gegengewicht 17, das das Gesamtgewicht aller Arme ausbalanciert, die das Hebegestänge bilden. Der Hebearm 4 hat an seinem vorderen Ende einen Haken 18, der an einem Schwenkzapfen 21 aufgehängt ist.
Der Verbindungsblock 40 hat an seinem hinteren Ende zwei Zahnreihen 41, die in entsprechende Ritzel 61 einer Sperrvorrichtung 60 eingreifen, die an den Seitenwänden 3a und 3b des Lagerblockes 3 befestigt ist. Die Anordnung der Sperrvorrichtung 60 wird noch im einzelnen beschrieben.
Die Anordnung des Hebegestänges, das aus den erwähnten sieben Sätzen von Armen zusammengesetzt ist, wird anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben. In Fig. 2 sind die Arme durch dicke, ausgezogene Linien und einem Minimum an zugeordneten Teilen der Hebevorrichtung in dünnen, ausgezogenen Linien dargestellt.
Der Hebearm 4 ist an seinem oberen Ende mit dem vorderen Ende des oberen Armes 6 über einen Drehzapfen 23 verbunden, während das vordere Ende des Gegengewichtsarmes 7 an der Mitte des Hebearmes 4 durch einen Schwenkzapfen.22 angelenkt ist. Die beiden Arme 6 und 7 sind durch einen ersten Verbindungsarm 9 mit Hilfe von Drehzapfen 24 und 25 aneinander angelenkt. Der untere Arm 8 ist an seinem hinteren Ende an einem Schwenkzapfen 29 montiert, der auf der Seitenwand 3b des Halteblockes 3 befestigt ist, während das vordere Ende des Armes 8 mit dem unteren Ende des zweiten Verbindungsarmes 11 durch einen Schwenkzapfen 28 angelenkt ist. Das obere Ende des zweiten Verbindungsarmes 11 ist an den Gegengewichtsarm 7 durch einen Schwenkzapfen 25 angelenkt. Der dritte Verbindungsarm 12 ist an seinem hinteren Ende durch einen Schwenkzapfen 26 angestützt, der an der Seitenwand 3b des Lagerblockes 3 befestigt ist, während das vordere Ende des dritten Verbindungsarmes 12 mit der Mitte des zweiten Verbindungsarmes 11 durch einen Schwenkzapfen 27 gekoppelt ist. Bei diesem Gestänge sind die relativen Abmessungen und die Anordnung zwischen den sieben Sätzen der Arme wie folgt, wobei auf die schematische Darstellung von Fig. 2 Bezug genommen wird, die genau die Anordnung in Fig. 1 in vereinfachter Darstellung wiedergibt.
Der Schwenkzapfen 24 auf dem oberen Arm 6 teilt die gesamte Länge des letzteren im Verhältnis N : 1, während der. Schwenkzapfen 22 auf dem Hebearm 4 die Gesamtlänge des Hebearmes im Verhältnis N : 1 teilt. Der Abstand zwischen dem Schwenkzapfen 22 und dem Schwenkzapfen 23 ist gleich dem Abstand zwischen den Schwenkzapfen 24 und 25, d.h. gleich der Gesamtlänge des ersten Verbindungsarmes 9, während der Abstand zwischen den Schwenkzapfen 23 und 24 gleich dem Abstand zwischen den Schwenkzapfen 22 und 25 ist. Daher bilden die Linien, die die vier Schwenkzapfen 22, 23, 24 und 25 verbinden, ein Parallelogramm.
Die Achse der Welle 13, die von dem oberen Arm 6 getragen wird, liegt auf der Verlängerung der Mittelachse L2 des Arbeitszylinders 30 und bewegt sich in vertikaler Richtung entlang dieser Achse L2.
Der Schwenkzapfen 27 auf dem zweiten Verbindungsarm 11 teilt diesen im Verhältnis 1 : 1, während die drei Schwenkzapfen 24, 26 und 28 immer auf einer gemeinsamen vertikalen Linie L3 liegen.
Das aus den drei Armen 8, 11 und 12 zusammengesetzte Gestänge bildet ein Führungsgestänge, welches eine im wesentlichen geradlinige Bewegung gestattet und das mit dem Parallelogrammgestänge an dem Schwenkzapfen 25 auf dem Gegengewichtsarm 7 gekoppelt ist.
Wenn das Führungsgestänge bewegt wird, bewegt sich der Schwenkzapfen 25 näherungsweise entlang einer horizontalen Linie L3, die durch den ortsfesten Schwenkzapfen 26 auf dem Lagerblock 3 geht.
Die Arbeitsweise des Hebegestänges, das aus dem Parallelogrammgestänge und dem Führungsgestänge besteht, wird im folgenden beschrieben, wobei hauptsächlich auf die Figuren 3A bis 3D Bezug genommen wird, in denen die Arme des Hebegestänges mit dicken, ausgezogenen Linien dargestellt sind. Wie bereits beschrieben wurde, teilt der Schwenkzapfen 22 den Hebearm 4 im Verhältnis N : 1, und der Schwenkzapfen 24 teilt den oberen Arm 6 in demselben Verhältnis. Daher ist das Dreieck, das durch die Verbindungslinien zwischen den Schwenkzapfen 21, 22 und 25 gebildet wird, dem Dreieck ähnlich, das durch die Verbindungslinie zwischen den Schwenkzapfen 24 und 25 und der Welle 13, genauer der Achse der Welle 13, gebildet wird. In Fig. 3A sind die Positionen, die von den Schwenkzapfen 21 bis 25, 27 und 28 und der Welle 13 eingenommen werden, mit den Bezugszeichen dieser Teile unter Hinzufügung eines a bezeichnet. Das Dreieck 21a, 22a, 25a ist dem Dreieck 24a, 25a, 13a ähnlich, und die Positionen 21a, 25a und 13a liegen auf einer gemeinsamen, geraden Linie.
Die Position 25a teilt diese gemeinsame gerade Linie im Verhältnis N : 1. Daher wird, wie noch beschrieben wird, der Schwenkzapfen 25 als beweglicher Träger für das Gestänge, und es wird ein Gleichgewicht zwischen der vertikal gerichteten Last, die an dem Schwenkzapfen 21 angelegt wird, und einer entsprechend proportionalen Last erreicht, die an der Welle 13 angreift, wobei das Gleichgewicht unabhängig von der Position des Schwenkzapfens 21 ist.
Wie erwähnt, bewegt sich die Welle 13 entlang der vertikalen Mittelachse L2, und der am weitesten oben liegende Endpunkt der Bewegung fällt auf die Position 13a, und der am weitesten unten liegende Endpunkt auf die Position 13b in Fig. 3A. Während sich der Schwenkzapfen 25 entlang der horizontalen Linie L4 bewegt, fällt der am weitesten außen liegende (am weitesten vorne liegende) Endpunkt der Bewegung mit der Position 25a und der am weitesten innen liegende (am weitesten hinten liegende) Endpunkt auf die Position 25c in Fig. 3A.
Bei der in Fig. 3A gezeigten Stellung befindet sich die Welle 13 in ihrer am weitesten oben liegenden Endlage 13a, der Schwenkzapfen 25 ist in der am weitesten außen liegenden Position 25a und der Schwenkzapfen 21 befindet sich an der am weitesten außen liegenden Position 21a. Mit anderen Worten liegt der Haken 18 in Fig. 1 auf der am weitesten außen und am weitesten unten liegenden Position in dem Arbeitsraum der Hebevorrichtung, wobei der Arbeitsraum ein durch Zylinder begrenzter Raum A (Fig. 6) ist, der die Mittelachse L1 umgibt.
Wenn die Welle 13 sich nach unten bewegt, wobei der Schwenkzapfen 25 in seiner Endposition 25a gehalten wird, bewegt sich der Schwenkzapfen 21 vertikal nach oben. In der Stellung in Fig. 3B nimmt die Welle 13 den am weitesten unten liegenden Endpunkt 13b ein, so daß der Schwenkzapfen 21 mit dem Haken 18 in die am weitesten außen und am weitesten oben liegende Position 21b in dem Arbeitsbereich A (Fig. 6) der Hebevorrichtung kommt.
Der Schwenkzapfen 22 ist in der Position 22b, während Fich der Schwenkzapfen 23 in der Position 23b und der Schwenkzapfen 24 in der Position 24b befindet. Die restlichen Schwenkzapfen 25, 26, 27, 28 und 29 sind in denselben Positionen wie bei der Stellung in Fig. 3A. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, bilden die Verbindungslinien zwischen den Positionen 22b, 23b, 24b und 25a ein neues Parallelogramm, das gegenüber der in Fig. 3 gezeigten Stellung deformiert ist.
Wenn der Schwenkzapfen 25 sich entlang der horizontalen Linie L3 in Richtung auf die am weitesten innen liegende Endposition 25c bewegt, wobei die Welle13ín der am weitesten oben liegenden Endposition 13a gehalten wird, bewegt sich der Schwenkzapfen 21 mit dem Haken 18 horizontal und nach hinten. Bei der in Fig. 3C gezeigten Stellung liegt der Schwenkzapfen 25 an der am weitesten innen liegenden Endposition 25c, und der Schwenkzapfen 21 liegt an seiner am weitesten innen und am weitesten unten liegenden Position 21c in dem Arbeitsraum A der Hebevorrichtung. Die Verbindungslinien zwischen den Positionen 22b, 23a, 24a und 25c bilden ein neues Parallelogramm, welches sich von dem Parallelogramm bei der Stellung in Fig. 3A unterscheidet.
Eine Kombination einer nach unten gehenden Bewegung der Welle 13 mit einer nach hinten gehenden, horizontalen Bewegung des Schwenkzapfens 25 bewirkt eine entsprechende nach hinten und oben gehende Bewegung des Schwenkzapfens 21 mit dem Haken 18. Die Welle 13 liegt an dem am weitesten unten liegenden Endpunkt 13b bei der Stellung in Fig. 3D. Der Schwenkzapfen 25 kommt an der am weitesten innen liegenden Endposition 25c an, und der Schwenkzapfen 21 wird in die am weitesten innen und am weitesten oben liegende Position 21d in dem Arbeitsraum A (Fig. 6) gebracht. Die Verbindungslinien der Positionen 22d, 23d, 24d und 25c bilden ein Parallelogramm, das gegenüber dem Parallelogramm in der Stellung der Vorrichtung von Fig. 3A verschoben ist.
Durch eine geeignete Kombination der vertikalen Bewegung der Welle 13 entlang der Mittelachse L2 mit einer horizontalen Bewegung des Schwenkzapfens 25 entlang der horizontalen Linie L4 kann der Schwenkzapfen 21, d.h. der Haken 18, jede beliebige Position innerhalb des Arbeitsraumes A (Fig. 6) annehmen, da der Lagerblock 3 und die darauf montierten Teile um die Mittelachse L1 um 3600 drehbar sind.
Wie bereits erwähnt wurde, sind die oberen Arme 6 mit der Sperrvorrichtung 60 über den Verbindungsblock 40 gekoppelt. Dabei sind die hinteren Enden der oberen Arme 6 schwenkbar auf der horizontalen Welle 13 angeordnet, an der der Verbindungsblock 40.
befestigt ist (Fig. 4).
Im folgenden wird der Aufbau der Sperrvorrichtung 60 anhand der Figuren 4, 5A und 5B beschrieben. Da die beiden Sperrvorrichtungen 60, die zu den jeweiligen oberen Armen 6 gehören, gleich aufgebaut sind, wird nur die eine Sperrvorrichtung beschrieben, die bei der Seitenwand 3a des Lagerblocks 3 liegt. Die Sperrvorrichtung 60 ist in der in Fig. 5A gezeigten Stellung nicht betätigt, während sie in der in Fig. 5B gezeigten Stellung betätigt ist.
Gemäß Fig. 5A ist ein zylindrisches Gehäuse 62 mit seinem Flanschteil an der Seitenwand 3a des Lagerblockes 3 durch Klemmschrauben 63 befestigt, und das Ritzel 61 ist durch Lager 64 drehbar in dem Gehäuse 62 gelagert. Die axiale Position des Lagers 64 ist durch einen auf dem Ritzel 61 befestigten Sperring 66 und durch eine Befestigungsscheibe 67, die an dem Gehäuse 62 durch Schrauben 68 befestigt ist, festgelegt. Das Ritzel 61 der Sperrvorrichtung 60 kämmt mit der Zahnreihe 41 des Verbindungsblockes 40. Das äußere obere Ende des zylindrischen Gehäuses 62 ist durch einen Deckel 69 verschlossen, der daran durch Schrauben 71 befestigt ist. Der Deckel 69 hat eine axiale Bohrung 69a.
Ein Kolben 72 ist in die Bohrung 69a eingesetzt und an dem Deckel 69 durch eine Madenschraube 73 befestigt, wobei der Flanschabschnitt 72a des Kolbens 72 im Inneren des Gehäuses 62 liegt. Der Kolben 72 hat zwei im wesentlichen parallele, axiale Strömungsmittelkanäle 74 und 76, von denen der eine Kanal 74 an der Außenfläche des Flanschabschnittes 72a und der andere Kanal 76 an der Innenfläche des Flanschabschnittes 72a endet. Die Kanäl'e 74 und 76 sind beide an eine Druckmittelquelle (nicht gezeigt) für das Arbeitsdruckmittel angeschlossen.
Ein Zylinder 77 ist über den Kolben 72 axial gleitbar aufgesetzt.
Die Drehung des Zylinders 77 wird durch eine Keilverzahnung 78 zwischen dem Zylinder 77 und dem Gehäuse 72 verhindert. Das äußere, offene Ende des Zylinders 77 wird durch ein Verschlußstück 79 verschlossen, das aufgeschraubt ist. Bei der in Fig. 5A gezeigten Anordnung hat daher der Zylinder 77 in seinem Inneren zwei Kammern zur Betätigung des Kolbens, d.h. eine äußere Kammer 81a, mit der der Kanal 74 in Verbindung steht, und eine innere Kammerer 81b, mit der der andere Kanal 76 in Verbindung steht.
Eine Zufuhr bzw. Abgabe von Druckmittel in diese Kammern 81a und 81b bzw. aus diesen heraus bewirkt eine axial hin und her gehende Bewegung des Zylinders 77.
Der Ring 82 ist an dem inneren Ende des Zylinders 77 über eine Ringscheibe 83, eine gezahnte Ringscheibe 84 und eine Mutter 86 derart angeordnet, daß er sich unabhängig von dem Zylinder 77 drehen kann.
Bei der in Fig. Angezeigten Stellung der Sperrvorrichtung greift der Ring 82 an der Einwegkupplung 90 an, die durch einen Sperring 87 gehalten ist, so daß sie nicht aus dem Ritzel 61 herausfallen kann. In der in Fig. SB gezeigten Stellung ist der Zylinder 77 in Eingriff mit der Einwegkupplung 90. Jede an sich bekannte Einwegkupplung, die im Handel erhältlich ist, kann in der Sperrvorrichtung verwendet werden. Eine an sich bekannte Ausführung solch einer Einwegkupplung ist in den Fig. 7 und 7 gezeigt.
Gemäß Fig. 7A weist die Einwegkupplung 90 mehrere Hemmknüppel 91, einen inneren Haltering 92, einen äußeren Haltering 93 und mehrere Plattfedern 94 auf, die jeweils zwischen zwei nebeneinanderliegenden Knüppeln 91 eingesezt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ritzel 61 die. äußere Abstützung und entweder der Zylinder77 oder der Ring 82 die innere Abstützung für die Einwegkupplung 90.
Die Einwegkupplung 90 gestattet eine Drehung nur in einem Drehsinn, während sie in dem anderen Drehsinn sperrt. So kann man beispielsweise bei der in Fig. 7 8 gezeigten Stellung der Sperrvorrichtung, bei der der drehbare Ring 82 die Rolle der inneren Abstützung und das Ritzel 61 die Rolle der äußeren Abstützung hat, das Ritzel 61 im Uhrzeigersinn (Pfeil P) und den Ring 82 im Gegenuhrzeigersinn (Pfeil Q) gegeneinander verdrehen. Bei einer solchen Drehbewegung des Ritzels 61 und des Ringes 82 würden die Knüppel 91 in einer solchen Weise verkippt, daß der Durchmesser des Kreises auf ein Minimum gebracht wird, der die äußeren Ende der Knüppel 91 umschreibt. Man könnte jedoch das Ritzel 61 und den Ring 82 nicht in den entgegengesetzten Richtungen gegeneinander verdrehen, da dabei die Knüppel 91 so verkippt würden, daß der Durchmesser des Kreises vergrößert wird, der durch die äußeren Enden der Knüppel 91 definiert wird, wodurch das Ritzel 61 und der Ring 82 gegen eine Relativbewegung gesperrt werden. Es ist zu beachten, daß die in Fig. 7A gezeigte Stellung der in der Fig 5A gezeigten Stellung entspricht. Die Einwegkupplung 90 gestattet somit eine Relativdrehung des Ritzels 61 gegenüber dem Ring 82 um die Achse des Zylinders 77 nur in einer Richtung (Fig. 5A).
Bei der in Fig. 7B gezeigten Stellung, bei der des Zylinder 77 die Rolle der inneren Abstützung der Einwegkupplung 90 übernimmt, könnte das Ritzel 61 als äußere Abstützung der Einwegkupplung im Gegenuhrzeigersinn (Pfeil R) und der Zylinder 77 als innere Abstützung der Einwegkupplung im Uhrzeigersinn (pfeil S) gedreht werden, da nur bei Drehbewegungen des Ritzels 61 und des Zylinders 77 in diesem Sinn die Knüppel 91 derart verk ppt würden, daß der Durchmesser des Kreises , der durch die äußeren Enden der Knüppel 91 gebildet wird, kleiner gemacht wird. Es ist zu beachten, daß die in Fig. 73 gezeigte Stellung der in Fig. 5B gezeigten Stellung entspricht, wobei der Zylinder 77 als innere Abstützung der Einwegkupplung 90 dient. Wie oben erwähnt wurde, ist der Zylinder 77 durch eine Keilverzahnung 78 mit dem Gehäuse 62 verbunden, so daß er nicht um seine Achse drehbar ist. Folglich kann sich das Ritzel 61 zwar im Gegenuhrzeigersinn (Pfeil R), nicht jedoch im Uhrzeigersinn drehen kann, da dadurch der Durchmesser des Kreises vergrößert würde, der von den äußeren Enden der Knüppel 91 definiert wird. Das Ritzel kann sich daher bei der in Fig. SB gezeigten Stellung nur in einer Richtung gegenüber dem Zylinder 77 drehen.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Sperrvorrichtung 60 wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen. Die oberen Arme 6 sind an ihren Enden durch Lagerbuchsen 42 an der horizontalen Welle 13 schwenkbar gelagert, an der der Verbindungsblock 40 befestigt ist. Die beiden Enden der Welle 13 sind mit Lagern 14 (Fig. 5A) verstehen, die daran durch Muttern 43 gehalten sind. Die Lager 14 sind bewegbar in den entsprechenden, vertikalen Schlitzen 17 aufgenommen, die in den Seitenwänden 3A und 3B des Lagerblockes 3 vorgesehen sind.
Wenn eine Last an den Haken 18 in Fig. 1 angehängt und in senkrechter Richtung angehoben werden soll, wird eine entsprechend große Kraft durch den Arbeitszylinder 30 über die Kolbenstange 31 an den Verbindungsblock 40 angelegt. Die Zahnreihen 41 des Verbindungsblocks 40 kämmen mit den entsprechenden Ritzeln 61 der Sperrvorrichtung.
DieUmschaltung zwischen den Stellungen, die in den Fig. 5A und 5B gezeigt sind, wird dadurch gesteuert, daß Druckmittel in die Kammern 81a oder 81b bei dem Kolben 72a zugeführt wird. r-7enn das Druckmittel durch den Kanal 74 an die äußere Kammer 81a zugeführt wird, wird der Zylinder 77 nach außen gedrückt, da der Kolben 72 nicht bewegbar ist. Dadurch nimmt die Sperrvorrichtung 60, die in Fig. 5A gezeigte Stellung ein, bei der der bewegbare Ring 82 an der Einwegkupplung 90 angreift. Da der Ring 82 gegenüber dem Zylinder 77 drehbar ist, dessen Drehung durch die Keilverzahnung 78 verhindert wird, kann sich das Ritzel 61 bei dieser Stellung der Sperrvorrichtung in beiden Richtungen frei um seine eigene Achse drehen, so daß der Verbindungsblock 40 sich frei in vertikaler.Richtung auf und ab bewegen kann.
Während dieser Bewegung wird die in senkrechter Richtung wirkende Kraft, die an den Verbindungsblock 40 durch die Last an dem Haken 18 ausgeübt wird, durch eine entsprechende, in senkrechter Richtung wirkende Kraft ausgeglichen, die an den Verbindungsblock 40 durch den Arbeitszylinder 30 über die Kolbenstange 31 ausgeübt wird. Wenn die Zufuhr von Druckmitteln während dieses Vorganges unterbrochen wird, wird ein Sperrventil (nicht gezeigt), das in der Zufuhr- und Abgabeeinrichtung des Druckmittel systems vorgesehen ist, automatisch wirksam, so daß das Druckmittel in dem Arbeitszylinder 30 eingeschlossen wird. Auf diese Weise wird ein unbeabsichtigtes Absinken der Last während eines Hebelvorganges effektiv verhindert.
Zum Umschalten der Sperrvorrichtung wird Druckmittel über den Kanal 76 in die innere Kammer 81b eingeleitet, und gleichzeitig wird Druckmittel über den Kanal 74 aus der äußeren Kammer 81b abgeleitet.
Dann wird der Zylinder 77 nach innen bewegt, da der Kolben 72 mit dem Deckel 69 verbunden ist, und die Sperrvorrichtung 60 nimmt die in Fig. 5B gezeigte Stellung ein, bei der der Zylinder 77 an der Einwegkupplung 90 angreift, wie in Fig. 7B gezeigt ist. In dieser Stellung ist der Zylinder 77 durch die Keilverzahnung 78 drehsteif gehalten, und das Ritzel 61 ist um seine eigene Achse nur im Gegenuhrzeigersinn drehbar (Pfeil R inFig. 7B). Da das Riztel 61 mit der Zahnreihe 61 kämmt, entspricht einer Drehung des Ritzels 61 im Uhrzeigersinn ein Absenken des Verbindungsblockes 40. Da das Ritzel 61 gegen eine Drehung im Uhrzeigersinn gesperrt ist, ist auch der Verbindungsblock 40 gegen eine Aufwärtsbewegung gesperrt. Daher kann die von dem Haken 18 (Fig. 1)getragene Last, wenn sich die Sperrvorrichtung in der in Fig. 5B gezeigten Stellung befindet, nur angehoben, nicht aber abgesenkt werden. Folglich wird ein unbeabsichtigtes Absenken der Last an dem Haken 18 während des Hebe-vorganges automatisch verhindert.
Im folgenden wird der Hebelvorgang bei der erfindungsgemäßen Hebe -vorrichtung in seinem zeitlichen Ablauf beschrieben, wobei hauptschlich auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen wird. Das Gleichgewicht des gesamten Hebe-gestänges wird durch das Gewicht 17, das an dem hinteren Enden der Gegengewichtsarme 7 angebracht ist, aufrechterhalten. Wenn eine Last W an den Haken 18 angehängt wird, wird Druckmittel an den Arbeitszylinder 30 derart zugeführt, daß die Kraft, die eine Bewegung der Last an dem Haken 18 im Gegenuhrzeigersinn verursachen würde und die auf die Welle 13 wirkt, durch eine Kraft ausgeglichen wird, die von dem Arbeitszylinder 30 auf die Welle 13 ausgeübt wird und zu einer Bewegung im Uhrzeigersinn führen würde.
Der Schwenkzapfen 25 an dem Gegengewichtsarm 7 spielt die Rolle der mechanischen Abstützung in dem Hebe-gestänge. Daher ist die Größe der Kraft, die von dem Arbeitszylinder 30 senkrecht nach unten auf die Welle 13 ausgeübt wird, gleich nW, während die Kraft, die auf den Drehzapfen 25 senkrecht nach unten wirkt, gleich (n+1)W ist. Diese nach unten gerichtete Kraft wird von den drei Armen 8, 11 und 12 aufgenommen, die das Führungsgestänge bilden.
Wenn das Hebe-gestänge in dieser Gleichgewichtslage gehalten wird, können die Welle 13 und der Drehzapfen 25 leicht und frei bewegt werden. Indem man nur eine sehr kleine Kraft von Hand auf den Hebe -arm 4 oder die Last W selbst ausübt, kann man daher die Last leicht in jede Position in dem von den 21a, 21b, 21c und 21d in Fig. 6 begrenzten Bereich bewegen.
Wenn man die Last W in dem Arbeitsraum A (Fig. 6) von dem Punkt 21a zu dem Punkt 21d bringen will, wirktdie Sperrvorrichtung 60 wie folgt.
Wenn man beispielsweise ein Werkstück von dem Spannfutter einer Dmhbank abnehmen und das Werkstück an eine bestimmte andere Bearbeitungsstation bringen will, wird der Haken 18 zuerst an dem Werkstück befestigt. Es ist dann eine gewisse Zeit erforderlich, bis der Druck in dem Arbeitszylinder 30 das Gewicht des Werkstückes ausbalanciert, da es schwierig ist, den Druck von Anfang an auf die richtige Größe einzustellen. Wenn der Druck nicht richtig eingestellt ist, und das Werkstück von dem Spannfutter freigegeben wird, kann das Werkstück herunterfallen. Um das zu verhindern, wird die Sperrvorrichtung 60 in Betrieb gesetzt, bzw. eingerückt. Wie bereits beschrieben wurde, blockiert die Sperrvorrichtung 60 in dieser Arbeitsstellung (Fig. 5B) den Verbindungsblock 40, genauer die Welle 13, gegen eine Bewegung nach oben, so daß der Schwenkzapfen 21 bzw. das an dem Haken hängende Werkstück 18 gegen eine Bewegung nach unten blockiert und gesicher ist. Danach wird die Druckmittelzufuhr an den Arbeitszylinder so eingeschaltet, daß Druckmittel in den Arbeitszylinder 30 in dem Sinne eingeführt wird, daß das Werkstück angehoben wird. Die Blockierung der Sperrvorrichtung 60 wird aufgehoben, wenn der Druck in dem Arbeitszylinder 30 die Last des Werkstückes ausbalanciert, und die Einspannung des Werkstückes wird dann auch aufgehoben. Auf diese Weise kann das Werkstück sicher von der Drehbank abgehoben werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß es herunterfällt. Dann kann das Werkstück in einer beliebigen Richtung bewegt und in eine beliebige Position in dem Arbeitsraum A (Fig. 6) gebracht werden, da sein Gewicht durch das Druckmittel in dem Arbeitszylinder 30 ausgeglichen und ein mechanisches Gleichgewicht gegeben ist.
Die erfindungsgemäße HebeJvorrichtung mit der Sperrvorrichtung 60 kann auch in vorteilhafter Weise bei Montagearbeiten eingesetzt werden. Wenn ein Werkstück von einer zugehörigen Halterung angenommen wrden soll, verhindert die Sperrvorrichtung 60 vorsorglich über das Hebe.-gestänge, daß das Werkstück plötzlich herunterfällt, so daß eine sichere und glatte Abnahme des Werkstückes von seiner Halterung sichergestellt ist.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 3Hebevorrichtung zum Anheben und Transportieren von Lasten in einem dreidimensionen Arbeitsraum, gekennzeichnet durch einen Lagerblock(3), der um eine vorgegebene, senkrechte Mittelachse (L1) über 3600 drehbar gelagert ist, und zwei seitlich nebeneinander liegende Hebegestänge trägt, von denen jedes aus einem Parallelogrammgestänge und einem Führungsgestänge, das eine im wesentlichen geradlinige Bewegung gestattet und mit dem Parallelogrammgestänge verbunden ist, besteht, wobei das Parallelogrammgestänge und das Führungsgestänge jedes Hebegestänges in einer gemeinsamen, senkrechten Ebene liegen, die die Mittelachse (L1) einschließt, durch einen Hebearm (4), der teilweise die außenliegende Seite des Parallelogrammgestänges in jedem Hebegestänge bildet und an dessen unterem Ende (21) eine Last aufhängbar ist, und durch einen oberen Arm (6), der teilweise die obere Seite des Parallelogrammgestänges bildet und an seinem inneren Ende gleitbar in einem senkrechten Schlitz (16) in dem Lagerblock(3)und an einem äußeren Ende an dem oberen Ende des Hebearmes (4) angelenkt ist, wobei der Verbindungspunkt zwischen dem Parallelogrammgestänge und dem Führungsgestänge eine bewegliche, mechanische Abstützung für das Hebegestänge bildet.
2. Hebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Arm <6) an seinem hinteren Ende mit einem Verbindungsblock (40) gekoppelt ist, der in dem Lagerblock (3) in senkrechter Richtung bewegbar angeordnet ist, daß der Verbindungsblock (40) durch eine druckmittel-betätigte Einrichtung (30) bewegbar ist, die mit dem Verbindungsblock (40) verbunden ist, um das hintere Ende des oberen Armes (6) in senkrechter Richtung zu bewegen, so daß das Gewicht der Last, die von dem unteren Ende des Hebearmes (4) angehoben wird, ausbalanciert wird, und daß ein Gegengewichtsarm (7), der teilweise die untere Seite des Parallelogrammgestänyes bildet, an seinem hinteren Ende mit einem Gewicht (17) versehen ist, das das Eigengewicht des gesamten Hebegestänges ausgleicht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Arm (6) über den Verbindungsblock (40) mit einer Sperrt vorrichtung (60)gekoppelt ist, die an dem Lagerblock (3) befestigt ist, und daß die Sperrvorrichtung (60) eine strömungsmittelbetätigte Vorrichtung mit einer Einwegkupplung (90) ist, die in eingerücktem Zustand die Hebevorrichtung gegen eine Absenken der Last sperrt.
4. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Parallelogrammgestänge einen Hebearm (4), einen oberen Arm (6), einen Gegengewichtsarm (7), der an seinem äußeren Ende mit dem Hebearm (4) an einer Stelle verbunden ist, die den Hebearm (4) im Verhältnis N : 1 teilt, und einen ersten Verbindungsarm (9) aufweist, der an dem oberen Ende des oberen Armes (6) an einer Stelle angelenkt ist, die den oberen Arm (6) im Verhältnis N : 1 teilt, und an seinem unteren Ende mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Parallelogrammgestänge und dem Führungsgestänge auf dem Gegengewichtsarm (7) angelenkt ist, und daß das Führungsgestänge einen zweiten Verbindungsarm (11), der an seinem oberen Ende an dem Verbindungspunkt angelenkt ist, einen drittel Verbindungsarm (12), der an seinem inneren Ende an dem Lagerblock (3) und an seinem äußeren Ende an dem zweiten Verbindungsarm (11) an einer Stelle angeordnet ist, die diesen im Verhältnis 1 : 1 teilt, und einen unteren Arm (8) aufweist, der an seinem inneren Ende an dem Lagerblock (3) und mit seinem äußeren Ende an dem unteren Ende des zweiten Verbindungsarmes (2) angelenkt ist.
5. Hebevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsblock (40) zwei Zahnreihen (41)aufweist, die jeweils mit einem Ritzel (61) der Sperrvorrichtung t60) kämmen, und daß das Ritzel (61) an die Einwegkupplung (90) gekoppelt ist.
6. Hebevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung (60) ein geschlossenes, zylindrisches Gehäuse (62), das an dem Lagerblock (3) befestigt ist, einen Kolbenzylinder (77), der axial verschiebbar und drehsteif in dem Gehäuse (62) angeordnet ist, und der zwei getrennte Kammern (81a, 81b) bildet, einen Kolben (72), der in dem Zylinder (77) angeordnet und an dem Gehäuse (62) befestigt ist, eine Einrichtung (74, 76) an dem Kolben (72), um Druckmittel wahlweise in die Kammern (81a, 81b) zuzuführen oder davon abzuleiten, wobei der Zylinder (77) gegenüber dem Kolben (72) bewegbar ist, und einen Ring (82) aufweist, der an dem inneren Ende des Zylinders (77) unabhängig von dem Zylinder frei drehbar angeordnet ist, wobei das Ritzel (61) entweder mit dem Zylinder (77) oder dem Ring (82) über die Einwegkupplung (90) kuppelbar ist.