DE2745404A1

DE2745404A1 - Handhabungsgeraet

Info

Publication number: DE2745404A1
Application number: DE19772745404
Authority: DE
Inventors: Klaus Betzing; Ulrich Betzing; Volker Betzing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-08
Filing date: 1977-10-08
Publication date: 1979-06-13

Description

Die Zeichnung zeigt mit
Figur 1 eine Draufsicht auf ein Handhabungsgerät nach der Erfindung.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht nach Figur 1.
Figur 3 zeigt eine Seitenansicht in einer Ausführungsvariante, bei der eine Hubsäule um die Tragsäule schwenkbar ist.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform -it mehreren Hubwerken.
In Kraftfahrzeugwerkstätten werden spindelbetätigte Hubsäulen eingesetzt, an denen Tragarme als Knickar-e ausgebildet sind und unter das Fahrzeug an vorbestimmten Stellen geschwenkt in der Lage sin'' das Kraftfahrzeug zu heben. Derartige Hubsäulen sind mit Trapezspin- -triebwerken ausgerüstet.
Ähnliche Elemente verwendet die Erfindung in der Draufsicht nach Figur 1. Hier ist die Hubsäule 1 auf einem Fundament 8 über ein Drehwerk 20 befestigt, wobei das Drehwerk 20 über einen Drehantrieb 9 mit Antriebsmitteln 14 bewegbar ist. Die Tragsäule 1 umfaßt Spindelhubwerk 4 mit Kugelumaufspindel 19 und Spindelantrieb 23 sowie mit Kugelumlaufmutter (nicht dargestellt), die wie bei bekanten Hubwerken dieser Art mit einem Rollwagen verbunden st, er innerhalb der Hubsäule 6 so geführt ist, daß er einen Auslegearm 2 tragen kann, auf dem dann die Last 15, die gehoben werden soll ruht. Dieser Tragarm 2 besteht vorzugsweise aus horizontal in beim Richtungen abknickbaren Einzelhebeln 21, 22. In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Gelenk 10 unmittelbar am Rollwegen vorgesehen sein. Der Hebel 21 ist dann gegenüber der Tragsäule 1 zusätzlich in einem gewissen Bereich schwenkbar. Am Hebelende 5 des Hame 22 ist ein Hubgerät 3 vorgesehen. Dieses Hubgerät 3 ist üer Kle:rrvorrichtungen 12 höhenverstellbar befestigt und besteht aus dem Spindelantrieb 23, Bremse 18, der Spule 24 sowie dem Hubstößel 29 an dem ein Steuer- und Halteblock 26 mit dem Meisterschalter 13 drehbar befestigt ist. An dem drehbaren Halteblock 26 ist auch e weiteres Hub- oder Stellgerät 27 befestigt. An dessen Ende 2 kr';.r beliebige Lasthalteorgane 11, wie Spannzangen 29 befestigt sein.
Weitere ähnliche Geräte können z.B. schwenkbar mit dem Halteblock 26 verbunden sein. Axial zum Stö3el 25 kann ein Lasthaken 30 vorgesehen sein.
Die Lagerung der Tragsäule 1 in einem Drehwerk 20 mit Antrieb 9 kann sehr kostspielig sein, da dieses große Querkräfte aufnehmen muß. Es kann nach Figur 3 ggf. zweckmäßiger sein, eine einfache Hubsäule 6 über obere 16 und untere Schwenklager 16' an der Tragsäule 1 zu lagern und ggf. über 360° oder einen geringeren Winkelbetrag um die Tragsäule 1 schwenkbar anzuordnen. Die Tragsäule 1 ist vorteilhafterweise dann starr mit dem Fundament verbunden und nur die Hubsäule 6 ist an einfacher ausgebildeten Schwenklagern 16, 16' gelagert. Außerdem ist es möglich, über Rollenführungen 7, 7' und ggf. entsprechenden Verbindungsgliedern 17 die Tragsäule 1 von Kippkräften zu entlasten.
Die Darstellung nach den Figuren 4 und 5 zeigen die Möglichkeit, mehrere Spindelhubwerke 4 mit Hubsäulen 6 jeweils den Gelenken 10, 10' zuzuordnen, wobei auch das die Last 15 hebende Hubwerk 3 über einen Rollwagen, wie bei den Hubwerken der Gelenke 10, 10', gegenüber dem Ende 5 des Hebels 22 als Ganzes heb- und senkbar sein kann. Der Sinn der vorerwähnten Maßnahme liegt darin, größere Hubgeschwindigkeiten und ggf. größere Wege mit einheitlichen Bauteilen zu erzielen.
Es ist nämlich durchaus möglich, mit einem leichten, kleinen Motor große Lasten langsam zu heben. Sollen derartige Lasten aber- schnell gehoben werden, so ergeben sich sehr bald Antriebsdimensionen, eie nicht nur teuer sind, sondern auch zu viel wiegen. Jedes zusätzliche Gewicht, insbesondere am Ende 5 des Hebels 2g verteuert aber ein derartiges Gerät, weil es zusatzliche Antriebsenergie und ein verstärkte Ausführungsform erfordert. Auch ist der Einkauf vieler gleicher kleiner Elemente billiger als der Einkauf eines gro3en.
Bei der Figur 4 ist die Anordnung ähnlich wie bei Figur 3, nur daß der Auslegerarm 2 beim Gelenk 10' ein kürzeres Hubwerk 4 mit Hubsäule 6 aufweist. Alle Hubwerke 4 sind voll nach oben ausgefahren.
Bei der Figur 5 dagegen ist das Hubwerk 4 in der Hubsäule 6 bei Gelenk 10 ganz nach unten ausgefahren, während es bei Gelenk 10' nur teilweise abgesenkt wurde. Durch die Verschiebbarkeit des Hubwerkes 3 in der Klemmvorrichtung 12 läßt sich eine gewünschte Arbeitshöhe einstellen.
Die Erfindung bezieht sich auf Handhabungsgeräte mit von einem westpunkt, wie einer Tragsäule oder dergl., ausgehendem schwenkbaren Auslegerarm, an dessen freiem Ende ein etwa vertikal angeordnetes Hubgerät für die Lasthalteorgane und die Last befestigt ist, wobei die Lasthalteorgane über elektromechanische, mit Kugelumlaufmuttertrieb ausgerüstete, Mittel spannbar und exzentrisch zu detn Kraftangriffspunkt des Hubwerkes am Tragarm angerordnet sind.
Derartige Geräte weisen gelegentlich auch Schwenkbar auf, die gelenkig unterteilt sind, so daß der Auslegerqrr verkürzbar una verlängerbar ist und innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches jeder Punkt erreicht werden kann. Am Ende eines derartigen Auslegerarmes befindet sich ein Hubzug oder ein ähnliches Hubgerät, um die last zu erfassen und anzuheben. Mit Hilfe des Auslegerarmes und den Gelenken la(3t sich nun die Last an jeden beliebigen Punkt innerh@ des Arbeitsbereiches bringen. Es ist nun vorgeschlagen worden, be derartigen Geräten das Hubgerät starr oder wenigstens winkelstarr mit dem Ende des Auslegerarmes zu verbinden und 7m Ende des ausfahrbaren Teiles des Hubgerätes ein Trag- und Halteorgan so anzuordnen, daß dieses die Last exzentrisch fassen kann. Damit ist die Möglichkeit gegeben, ohne von dem Hubgerät gestört zu werden, die Last an Orte zu bringen, sn die sie mit einem normalen Hubzug nicht. gebracht werden kann.
Auf einem ganz anderen technischen Bereich, und zwar im Kraftfahrzeughandwerk, sind Hebebühnen und Kraftfahrzeughebevorrichtungen bekannt, bei denen eine Hubsäule vorgesehen ist, in der eine Trapezspindel motorisch angetrieben wird, auf er eine Mutter sitzt, wie wiederum an einem befestigt ist, der innerhalb der Hubsäule an Rollen geführt ihererseits einen Auslegerarm schwenkbar trägt, der aufgrund seinen zweiteiligen Knickbarkeit mit seinem Ende an jeden Punkt unter ein Fahrzeug gebracht werden kann, um das Fahrzeug zu heben. Derartige Hubeinrichtungen sidn meist zu beiden Seiten des Fahrzeugstandplatzes angeordnet. Sie ersetzen hydraulische Hubeinrichtungen und dergleichen.
Die Hubgeschwindigkeit, mit der das am Ende des Kronauslegers angeordnete Hubgerät eine Last heben kann und der Höhenbereich sind durch die Auslegung des Hubgerätes und durch die Last mehr oder wenir vorgegeben. Es ist daher schon vorgeschlagen worden, gehört jedoch nicht zum Stunde der Technik, ein Hubgerät am Ende des Auslegerarmes so auszubilden, daß dieses mit dem einen Hubgerät eie vertikale 3ewegung gegenüber dem Auslegerarm und mit den anderen Hubgerat eine vertikale Bewegung gegenüber dem ersteren Hubgerät ausführt. Dadurch lassen sich Hubgeschwindigkeit und Wegvergrößerungen erzielen.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit Hilfe an sich bekannter und enführter und lediglich an die besondere Aufgabenstellung anzupassenden Bauelementen ein Handhabungsgerät bzw. einen Manipulator zu schaffen, der allen Anforderungen an den Arbeitsplätzen.
an denen er eingesetzt werden soll, erfüllt. Dabei geht der AnmelAer von einer maximalen Traglast von etwa 500 kg einer exzentrischen @ Last von 30 bis 60 kg und einer Hubgeschwindigkeit aus, die mit normaler Hubwerken dieser Art nicht zu erreichen sind.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils in Kombination mit dem eingangs erwähnten Oberbegriff, wobei an sich bekannte Einzelmerkmale aus sehr.unterschiedlichen technischen Bereichen miteinander kombiniert zu einer neuen fortschrittlichen Einheit zusammengefaßt werden, mit der nun Aufgaben bewaltigt werden können, deren Bewältigung vorher nicht möglich erschien.
Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 8 befassen sich nun mit Lösungen, wie die Rubsäule in der Funktion verbessert und gegebenenfalls verbilligt werden kann. Eine winkelsteife drehbare Tragsäule ist Der hältnismäßig teuer. Der Anspruches 4 gibt eine Lösung, die eine wesentliche Verbesserung darstellt, weil die drehbare Lagerung auf sehr einfache und billige Weise möglich ist, da die Hubsäule praktisch am freien Ende der Tragsäule in einem einfachen Bolzenlager aufgehängt werden kann und im Fundamentbereich die Lagerung damit wesentlich vereinfacht wird. Im übrigen können serienmäßig für andere Zwecke verwendete Hubsäulen Ververdung finden. Zur Automation ist es erforderlich, Drehantriebe zu verwenden, insbesondere auch dann, wenn die lasten bestimmte Grenzen fberechreiten, da dann die Lagerreibungen doch so groß werden, dsß -eine leichtgängige freie Handhabung der Lasten nicht gegeben ist.
Nur in wenigen Fällen ist es erforderlich, einen Schwenkbereich des Tragarmes für 360° vorzusehen. Es wird in sehr vielen Fällen genügen, wenn der Schwenkbereich in etwn zwischen 90 und 1800 liegt. Die TrPgsäule kann ein verhältnismäßig leichtes Bauteil sein, wenn Versteifungsmaßnahmen getroffen werden können, die in einem nicht benötigten Schwenkwinkelbereich liegen. Die Hubsäule bildet praktisch dns Gelenk des Tragarmes und da die Gelenkpunkte über die ganze Länge der Hubsäule voneinander entfernt sind, treten vergleichsweise geringe Lagerkräfte auf. Dadurch wird die Leichtgängigkeit gefördert.
Npch Anspruch 9 kann es von großem Vorteil sein, Gabelstaplerarme an den Enden des Tragarmes aufsteckbar oder befestigbar anzuordnen, weil dlmit größere Lasten unterfaßt und gehoben werden können. Durch die freie Drehbarkeit der Halteorgane im Bereich der Lasthalteeinrichtung können diese in beliebige Richtungen geschwenkt werden.
Sind die Gelenke mit Drehantrieben versehen, und sind alle übrigen Antriebe wie an sich bekannt über Einhebelfolgesteuerungen steuerbar, so läßt sich die für diese Antriebe bereits erforderliche Elektronik auf recht einfache Weise zusamenfassen und versteuerbar gestalten, Auch lassen sich bestiiite Bewegungsprogramme ohne weiteres einspjeisen.
Dabei ist insbesondere nach einem weiteren Merkmal der Erfindung diese Steuerungselektronik mit der Steuerungselektronik von numerisch gegesteuerten Arbeitsmaschinen derart gekoppelt, daß die freie Steuer-und Rechenkapazität der numerisch gesteuerten Arbeitsmaschinen für die Bewegungsprogramme des Manipulators bzw. Handhabers mit nusgenutzt werden. Dieses nerkmal ist von den übrigen Merkmalen nicht unbedingt abhängig (Anspruch 10) Insgesamt ergibt sich durch die Merkmale nach der Erfindung ein sehr einfaches Gerät, bei dem sowohl schnelle Hubbewegungen als auch präzise steuerbar sehr langsame Bewegungen durchgeführt werden könne und bei an sich außerordentlich einfachem Aufbsu im Baukenstensystem eine Vervollständigung der Gesamtanlage bis zu einem Hochleistungsasnipulator möglich ist, ohne daß wesentliche Xnderungen in Grundaufbau erforderlich sind.
Fernsteuerbare Nanipulatoren oder Handhabungsgeräte liegen preislich In Gr8ßenordnungen, die ihren Einsatz nur an verhältnismäßig wenigen Betriebsstellen erlaubt. Auch sind zelle bekannten Manipulatoren diesen Art nicht in der Lage, größere Lasten zu bewältigen. Hierzu sind atriebstechnische Maßnahmen erforderlich, über die der Ant,eider verfügt, die Jedoch nicht Gegenstand dieser Anmeldung sind.
Durch die Verwendung von Bauelementen, die sich in anderen Branchen bewahrt haben, und die in so großen Stückzahlen bereits produziert werden, daß ihre Kosten geringer sind, kann mit Hilfe der Erfindung ein Hoochleistungmanipulator in einer verhältnismäßig niederen Preisklasse erstellt werden.
Die Ansprüche 3, 4 u.13 bemessen sich mit einer Ausführungsvariante, bei der mehrere Hubwerke vorzugsweise den Gelenken so zugeordnet sind, daß sich der in mehrere Hebel unterteilte Gelenkarm durch deren Parallelverschiebung zueinander elektromechanisch verschieben läßt und somit den insgesamt zu bewältigenden Hubweg der Last auf mehrere Hubwerke verteilt, die Jeweils nur einen Teilweg zu bewältigen haben. Bei geeigneter Ausbildung lassen sich diese Hubwerke in einheitlicher Lange und einheitlicher Größenordnung als Baukastenelement herstellen. Jedes dieser Rubwerke muß natürlich die volle Last heben, nur langsamer als dies sonst notwendig wäre. Dadurch ergibt sich der entscheidende Vorteil, daß die diesen Hubwerken zugeordneten Antriebe in der Größenordnung bzw. in ihrer Auslegung gleich und kleiner dimensioniert sein können. Ohne weiteres kann einem oder mehreren der Hubwerke eine größere Leistung durch einen zweiten Antrieb zugeordnet werden. Aus dem Vorgesagten ergibt sich logisch, daß auch das am Ende des Auslegerarmes angeordnete eigentliche Lasthubwerk vertikal über eine Hubsaule der vorbeschriebenen Art verschoben werden kann. Dsdurch ergibt sich die Möglichkeit, beispielsweise mit vier Hubwerken gleichzeitig zu arbeiten und in besonderen Fällen dadurch die Hubgeschwindigkeit auf das vierfache zu steigern, ohne daß die Leistungsanforderung an das einzelne hubwerk erhöht wird. Die auf den Tragarm zu installierenden Gewichte sind vergleichsweise geringer als diejenigen Gewichte, die bei einer so stark dimensionierten Auslegung des Lasthubwerkes am Ende des Auslegeraries auftreten würde.
Es wird Einsetifille geben, bei denen ein abknickbarer, also praktisch faltbarer Auslegerara nicht erforderlich ist, sondern es ausreicht, wenn ein einfacher Galgenars vorgesehen ist. In derartigen Fällen wird des äußere Teil des Auslegearmes weggelassen, ohne daß grundsätzliche Änderungen erforderlich sind.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1.) Handhabungsgerät mit von einem Festpunkt, wie einer Tragsäule oder dergleichen, ausgehenden schwenkbaren Auslegearm, an dessem freiem Ende ein etwa vertikal angeordnetes Hubgerät für die Lesthalteorgane und die Last befestigt ist, wobei die Last halteorgane über elektromechanische, mit Kugelumlaufmutter@@ie ausgerüstete, Mittel spannbar und exzentrisch zu dem Kraftangriffspunkt des Hubwerkes am Tragern angeordnet sir.d, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Tragern (2) und der Tragsäule (1) und/oder zwischen den Teilen (21, 22) des Tragarmes (2) Hubsäulen (6) mit Hubwerken (4) angeordnet sind.
2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e z e i c h n e t , daß die Tragsäule (1) eine Hubsäule (6) bildet.
3. Handhabungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Tragsäule (1) auf ihren Fundament (8) drehbar gelagert ist oder einen drehbaren Längen abschnitt aufweist.
4. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e e k e n z e i c h ne t , daß der Trägsaule (1) eine zu ihr drehbar gelagerte Hubsäule (6) zugeordnet ist, die ein Schwenkscharnier (10) des Auslegerarmes (2) bildet.
5. Handhabungsgerät nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , da3 Rollenführungen (7, 7') im Bereich nur Fundamentes (8) so vorgesehen sind, daß diese durch entsprechende Übertragungsmittel (17) Kippkräfte aufnehmen.
6. Handhabungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprürre 1 cis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß den Drehwerken (20) Bremsen zugeordnet sind.
7. Handhabungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwenkbereich der Tragsäule (1) und/oder der Hubsäule (6) gegenüber der Tragsäule (1) nur einen begrenzten Winkel beträgt ur der Tragarm (2) über ein Gelenk (10) mit dem Rollwagen verbunden ist.
8. Handhabungsgerät nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Dr&ratriebe (9) an den Gelenken (10, 10') vorgesehen sind.
9. Hanhabungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an da äußere Ende (5) des Tragarmes (2) Gabelstaplertragarme ansetzbar sind.
10. Handhabungsgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sämtliche Antriebe über eine gemeinsame elektronische Steuerung und Rechenwerk so über einen elektronischen Verbund steuerbar sind, daß eine automatische Zielansteuerung erfolgt.
11. Handhabungsgerät nach Anspruch 6 oder 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Dreh- und/oder Hubantriebe (9, 23) Luftmotoren dienen und diesen pneumatisch gesteuerte Brensen zugeordnet sind.
12. Handhabungsgerät nach Anspruch 6 oder 8, d a d u r c n - e -k e n n z e i c h n e t , daß als Dreh- und/oder Hubantrieb (9, 23) Gleichstrommotoren mit auf die Motorwelle wirkenden Magnetbremsen dienen.
13. Handhabungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d33 a;ch dem Mittelgelenk (10') des Auslegearmes (2) ein den Hebel (22) parallel ver-chiebendes Hubwerk (4') zugeordnet ist.