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Hebevorrichtung für kleine Lasten
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Die Erfindung betrifft eine Hebevorrichtung für Lasten gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Derartige Hebevorrichtungen sind als stationäre hydraulische Aufzüge
bekannt und weisen schwere Arbeitszylinder auf, die an der bewegbaren Lastenplattform
und am Gebäude angreifen.
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Durch die vorliegende Erfindung soll eine Hebevorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1, welche nur kleinere Lasten von größenordnungsmäßig
1 bis 50 kg tragen können soll,
so weiter gebildet werden, daß der
bauliche Aufwand erheblich vermindert ist, so daß die Hebevorrichtung einerseits
transportabel wird und andererseits nur geringe Herstellungskosten und Wartungskosten
hat.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Hebevorrichtung
mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Bei der erfindungsgemäßen Hebevorrichtung haben die Ihrungssäulen
zusätzlich zur Führungsfunktion für die Trageinrichtung eine Antriebsfunktion; sie
stellen zugleich einen Teil des Linearmotors zum Bewegen der Trageinrichtung dar.
Daher ist ein gesonderter krbeitszylinder nicht mehr erforderlich0 Zugleich werden
die beim Anheben der Last auftretenden Kräfte gut symmetrisch auf beide Führungssäulen
verteilt, so daß ein Verkanten und Klemmen der Führungshülsen auf den Führungssäulen
nicht zu befürchten ist. Die erfindungsgemäße Hebevorrichtung läßt sich sehr preiswert
herstellen und kann auch da wirtschaftlich arbeiten, wo keine hohen Kosten entstehen
dürfen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen
angegeben.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird erreicht,
daß der durch die Führungssäulen, db Eo-lben und die magnetisch mit den letzteren
gekoppelten Führungshülsen gebildete Linearmotor in Form eines einfach wirkenden
Arbeitszylinders kein totes Volumen hat. Damit kann der
Druckmittelverbrauch
besonders klein gehalten werden.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist im Hinblick auf
eine hohe Mitnehmkraft zwischen den beiden Permanentmagnetanordnungen von Vorteil,
da man an den Stoßstellen zwischen den RXgmagneten jeweils Feldinhomogenitäten hat.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 wird eine besonders
gute Führung von Kolben und Fuhrungshülsen erhalten.
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Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 6 ist das Magnetfeld nach außen
geschlossen, so daß man nur geringe Streufelder hat. Bei einer Vorrichtung gemäß
Anspruch 7 ist auch beim Ausfall der Drucksittelversorgung oder beim AuStreten von
Lecken im Druckmittelkreis sichergestellt, daß die Trageinrichtung nicht unbeabsichtigt
absinken kann.
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Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 8 kann der Mindestdruck, welcher
in den Arbeitsräumen der Führungshülsen noch herrschen muß, damit die Bremseinrichtung
entriegelt werden kann, im Hinblick auf die jeweils verwendete Drageinrichtung und
die jeweils maximal zu bewegende Last eingestellt werden.
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Eine Unterschreitung des minimal noch zulässigen Druckes in den Arbeitsräumen
der Führungssäulen wird bei einer
Vorrichtung gemäß Anspruch 9
der Bedienungsperson zur Anzeige gebracht. Diese kann dann in denjenigen Fällen,
in denen der unzulässig große Druckverlust innerhalb langer Zeit infolge eines kleinen
Leckes entstanden ist, den Druck in den Arbeitsräumen durch Druckmittelzufuhr anheben
und dann das Absenken der Last einleiten.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 wird erreicht,
daß die Bremseinrichtung bei Ausfall ihrer Energieversorgung sperrt. Damit wird
auch bei gleichzeitigem Ausfall dieser Energieversorgung und der Druckmittelversorgung
kein gefährlicher Betriebszustand erreicht.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 wird sichergestellt,
daß die Bremseinrichtung auch dann sperrt, wenn die magnetische Mitnehmkraft zwischen
Kolben und Führungsbuchse überschritten wird.
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Ein derartiger Betriebs zustand, bei dem sich die Führungsbuchse vom
Kolben llosgerissen" hat, wird bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 14 automatisch
zur Anzeige gebracht, worauf die Bedienungsperson den Kolben bei verriegelter Führungsbuchse
wieder in eine axial mit der Führungsbuchse fluchtende Lage zurückbewegen kann.
Dies kann durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung der Führungssäulen erfolgen.
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Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 15 ist die Bremseinrichtung ferner
immer dann eingerückt, wenn die Arbeitsräume der durch Führungssäulen und Kolben
gebildeten Arbeitszylinder verriegelt sind. Auch bei geringen Leckagen beobachtet
man dann kein Absinken der Trageinrichtung.
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Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 17 bleibt die Bremseinrichtung
nach austreten eines Störfalles dauernd eingerückt, bis die Kippschaltung durch
Eingreifen der Bedienungsperson wieder zurückgestellt wird.
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Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 18 steht für die Betätigung eines
die Druckmittelversorgung der Führungssäulen steuernden Ventiles nach dem Rückstellen
der bistabilen Kippschaltung eine durch die Periode der monostabilen Eippschaltung
vorgegebene Zeitspanne zur Verfügung.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines isführungsbeispieles unter
Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung naher erläutert. In dieser zeigen: Fig.
1 eine seitliche Ansicht einer transportablen Hebevorrichtung für kleine Lasten;
Fig. 2 einen axialen Schnitt durch einen Antriebskolben, einen Teil der als Zylinder
ausgebildeten zugeordneten Führungssäule una einer zugeordneten Führungshülse für
die Lastenplattforx der in Fig. 1 gezeigten Hebevorrichtung in vergrößertem Maßstab,
gesehen
längs der Schnittlinie II-II von Fig. 3; Sig. 3 einen transversalen Schnitt durch
die Hebevorrichtung nach Fig. 1, gesehen längs der Linie III-III von Fig. 1; Fig
4 einen schematischen Schaltplan des Pneumatikkreises und der Elektronik der in
Fig. 1 gezeigten Hebevorrichtung.
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Die Zeichnung zeigt eine Hebevorrichtung für kleine Lasten mit einer
insgesamt mit 10 bezeichneten Lastenplattform für eine nicht gezeigte Last, die
von zwei vertikalen Führungssäulen 12 verschiebbar getragen ist. Die Führungssäulen
12 sind über Muffen 14 fest mit einer Grundplatte 16 verbunden, die auf Rädern 18
läuft. Die oberen Enden der Führungssäulen 12 tragen ebenfalls Muffen 20, welche
durch eine gestrichelt eingezeichnete Traverse 22 verbunden sind.
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Die Lastenplattform 10 hat ein von Armen 24 getragenes Brett 26. Die
Arme 24 sind an ihren Enden fest mit Führungshülsen 28 verbunden, die im Gleitsitz
auf den Führungssäulen 12 laufen. Von den freien Enden der Arme 24 laufen Streben
30 schräg nach unten, und an deren zweiten Enden sind zweite Führungshülsen 32 befestigt.
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Wie aus Big. 2 im einzelnen ersichtlich ist, haben die Führungshülsen
32 auf der Innenseite eine sich fast über ihre ganze axiale Länge erstreckende ringförmige
Ausnehmung 34.
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In dieser liegen sechs ringförmige, radial polarisierte Permanentmagnete
36, deren Innenfläche Abstand von der Außenseite der Führungssäule 12 hat. An den
axialen Enden der Permanentmagnetanordnung ist å jeweils ein Gleitführungsring 38
aus dauergeschmiertem Gleitlagermetall, z. B. ölgetränkter Lagerbronze angeordnet.
Zum Einsetzen der Permanentmagnete 36 und der Gleitführungsringe 38 ist ein Deckel
40 der Führungshülse 32 abschraubbar.
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Im Inneren der Führungssäule 12 befindet sich durch Magnetkräfte auf
die Führungshülse 32 ausgerichtet ein insgesamt mit 42 bezeichneter Kolben. Dieser
hat einen Kolbenkörper 44 z. B. aus Aluminium mit einer oberen Umfangsausnehmung
46 und einer unteren Umfangsausnehmung 48. In der oberen Umfangsausnehmung 46 sitzen
axial hintereinanderliegend sechs radial polarisierte ringförmige Permanentmagnete
50, dient den Permanentmagneten 36 fluchten, sowie bei deren axialen Enden liegende
Gleitführungsringe 52 aus dauergeschmiertem Gleitlagermaterial, welche im Gleitsitz
auf der Innenseite der rohrförmigen Pührungssäule 12 laufen, während die äußere
Mantelfläche der Permanentmagnete 50 Abstand von der Innenseite der Füürungssäulen
12 hat. Zum Verspannen der Permanentmagnete 50 und der Gleitführungsringe 52 auf
dem Kolbenkörper 44 dient ein auf dessen mit Gewinde versehenen oberen Endabvschnitt
aufgeschraittr Haltering 54.
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In die untere Umfangsausnehmung ist eine Lippendichtung 56 eingesetzt.
Zu ihrer Fixierung dient ein auf den unteren, ebenfalls mit Gewinde versehenen Endabschnitt
des Solbenkörpers 44 aufgeschrFub0zrnHaalftering 58. Damit unterteilt
der
Kolben 42 das Innere der Eührungssäule 12 in einen unter ihm liegenden Arbeitsraum
60 und einen über ihm liegenden, mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Raum
62. Die Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 60 und einer in Fig. 1 nicht wiedergegebenen
Druckluftquelle erfolgt über ein von der unteren Muffe 14 getragenes Fitting 64,
das mit dem Innenraum der Führungssäule 12 in Verbindung steht.
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Der obere Deckel 40 der Führungshülsen 32 trägt jeweils einen mit
66 bzw. 68 bezeichneten Magnetfelddetektor, welcher aus einem Gehäuse und einer
darin angeordneten Hallsonde besteht. Diese Detektoren dienen zur Ermittlung einer
unzulässig starken Relativverschiebung zwischen Führungshülse 32 und Kolben 42,
wie sie beim Aufbringen einer zu großen Last auf die Lastenplattform 10 auftreten
kann. Die Ausgangs signale der Nagnetfelddetektoren 66 und 68 werden mit zur Ansteuerung
einer Bremseinrichtung für die Lastenplattform 10 verwendet, die nunmehr unter Bezugnshme
auf die Fig. 3 und 4 genauer beschrieben wird.
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Die beiden unteren Führungshülsen 32 sind durch eine Traverse 70 verbunden,
die in der Mitte eine Ausnehmung 72 hat, durch welche eine vertikale Bremsschiene
74 hindurchläuft. Diese ist an ihren Enden fest mit der Grundplatte 16 bzw. der
oberen Traverse 22 verbunden und hat Ratschenzähne 76 mit horizontalen Verriegelungstlächen.
In die Ratschenzähne 76 können Riegelkörper 78 eingreifen, deren Unterseite flächig
auf
der Traverse 70 abgestützt ist und die auf dieser gleitend verschiebbar sind. Die
Riegelkörper 78 sind von den abtriebsstangen von an der Traverse 70 befestigten
Elektromagneten 80 getragen und federnd in die in die Ratschenzähne 76 eingreifenden
Stellung vorgespannt. Zum Herausbewegen der Riegelkörper 78 aus der Sperr- und Sicherungsstellung
in die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Arbeitsstellung müssen die Elektromagnete 80
von einer insgesamt mit 82 bezeichneten Steuereinheit erregt werden, welche mit
den Magnetf elddet ektoren 66 und 68 und darüber hinaus über ein Kabel 84 mitXeinem
Druckwandler 86 und einem Stellungsgeber eines mit dem Fitting 64 verbundenen Steuerventiles
verbunden ist.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, kommuniziert der Druckwandler 86 mit
einer pneumatischen Arbeitsleitung, über welche die Arbeitsräume 60 mit der Arbeitsöffnung
eines 3/3-Ventiles 90 verbunden ist. Durch das Ventil 90 ist die Arbeitsleitung
88 ihrerseits wahlweise verschließbar oder mit einer Druckluftleitung 92 oder mit
einer eine Drossel 94 enthaltenden Entlüftungsleitung 36 verbunden.
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In Fig. 4 sind die eben beschriebenen Leitungen des Pneumatikkreises
dick ausgezogen, während die nun zu beschreibenden Teile einer elektronischen Steuerschaltung
dünn ausgezogen sind.
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Das Ausgangssignal des Druckwandlers 86 gelangt über einen Verstärker
98 auf einen Differenzverstärker 100, dessen zweiter Eingang von einem Potentiometer
102 ein im Hinblick auf das Gewicht der leeren Lastenplattform 10 und die Größe
der Drossel 94 eingestelltes, gegebenenfalls zusätzlich noch von der Größe der maximal
anzuhebenden Last abhängendes Vergleichssignal erhält. Man erhält so am Ausgang
des Differenzverstärkers 102 dann ein Signal, wenn der momentane Druck in den Arbeitsräumen
60 kleiner ist als ein im Hinblick auf ein schonendes Absenken der Last noch ausreichender
Druck. Dieses Signal führt zur Aktivierung einer akustischen und/oder visuellen
Warneinrichtung 104 und wird über ein ODER-Glied 106 auf die Setzklemme S einer
bistabilen Kippschaltung 108 gegeben. Deren t'O"-Ausgang ist mit der Steuerklemme
eines Erregerkreises 110 für die beiden Elektromagnete 80 verbunden.
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Eine zweite Eingangsklemme des ODER-Gliedes 106 ist mit dem Ausgang
eines Mikroschalters 112 verbunden, dessen Betätigungsglied mit einer Schaltnocke
114 zusammenarbeitet, die starr mit dem Schieber des Ventiles 90 mitbewegt Wird,
Der Mikroschalter 112 ist federnd in die Offenstellung vorgespannt und wird durch
die Schaltnocke 114 geschlossen, was anzeigt, daß das Ventil 90 in der Neutralstellung
steht.
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Den Magnetf elddet ektoren 66 und 68 sind fiagnetfeld-Schwellwertdetektoren
116 und 118 nachgeschaltet, die ählich aufgebaut sein können wie der durch den Verstärker
98 und den Differenzverstärker 100 gebildete Druck-Schwellwertdetektor.
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Ble Scnwellwertdetektoren 116 und 118 sind auf einen Signalpegel eingestellt,
wie er beim Vorbeifahren der vom Kolben 40 getragenen Permanentmagnete 50 an den
Magnetfelddetektoren 66 und 68 erhalten wird. Ausgangsseitig sind die Schwellwert
detektoren 116 und 118 jeweils mit der Zählklemme eines zweistelligen Binärzählers
120 bzw. 122 verbunden. Die " '-Ausgänge der Binärzähler 120 und 122 sind über ein
weiteres ODER-Glied 124 zusammengeschaltet, dessen Ausgang mit einer dritten Eingangsklemme
des ODER-Gliedes 106 verbunden ist.
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Die Ausgänge der Binärzähler 120 und 122 sind ferner mit zugeordneten
akustischen und/oder visuellen Warneinrichtun-gen 126 und 128 verbunden.
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Zum Rückstellen der Kippschaltung 108 ist ein von Hand betätigbarer
Schalter 130 mit einer nachgeschalteten monostabilen Kippstufe 132 vorgesehen; das
Nullsetzen der beiden Binärzähler 120 und 122 erfolgt zugleich mit dem Schließen
eines Netzschalters 134 für die elektronische Steuereinheit, welcher über eine Leitung
136 mit den Speiseklemmen der verschiedenen Schaltkreise und Bauelemente verbunden
ist.
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Die oben beschriebene Hebevorrichtung arbeitet normal erweise wie
folgt: Zum Anheben einer Last wird der Schalter 130 kurz betätigt, und innerhalb
der durch die monostabile Kippstufe 132 vorgegebenen Zeitspanne wird der Schieber
des Ventiles 90
in der Zeichnung nach rechts bewegt. Damit werden
die Arbeitsleitung 86 und die Arbeitsräume 60 mit Druckluft beaufschlagt, und die
Kolben 42 werden nach oben bewegt. Dabei werden die Führungshülsen 32 durch Magnetkraft
mitgenommen. Da der Druck in der Arbeitsleitung 86 beim Normalbetrieb immer höher
ist als der gerade noch für ein Absenken ohne Gefahr einer Beschädigung hinnehmbare
und am Potentiometer 102 eingestellte Druck und da die Führungshülsen 32 im störungsfreien
Betrieb dem Kolben 42 folgen, bleiben die Elektromagnete 80 so lange erregt und
wird die Bremsschiene 74 so lange fr-eigegeben, bis der Schieber des Ventiles 90
nach dem Anheben der Last auf die gewünschte Höhe wieder in die normale Stellung
zurückbewegt wird. Dann wird der Mikroschalter 112 geschlossen, und die Kippschaltung
108 erhält einen Setzimpuls, wodurch dann die Erregung der Elektromagnete 80 beendet
wird.
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Zum Absenken einer Last oder der leeren Lastenpiattform 10 wird ebenfalls
der Schalter 130 kurz geschlossen. Dann wird der Schieber des Ventiles 90 in der
Zeichnung nach links bewegt. Damit kann die Luft aus den Arbeitsräumen 60 über die
Drossel 94 langsam abströmen, wobei in der Arbeitsleitung beim normalen Betrieb
durch das Gewicht der Lastenplattform 10 und ggf. einer Last als solcher Druck aufrechterhalten
wird, daß am Ausgang des Differenzverstärkers 100 kein Signal erhalten wird.
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Nach Absenken der Lastenplattform 10 um die gewünschte Strecke wird
das Ventil 90 wieder in die Neutralstellung bewegt,
so daß der
Mikroschalter 112 geschlossen wird. Damit wird dann auch die Erregung der Elektromagnete
80 beendet, und die Riegelkörper 78 greifen wieder federnd in den Weg der Ratschzähne
74 ein. Damit kann sich die Lastenplattform 10 bei Leckverlusten aus den Arbeitsräumen
60 maximal um die Höhe eines Ratschenzahnes weiter absenken.
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Ans der obigen Funktionsbeschreibung ergibt sich schon, daß die Setzklemme
der Kippschaltung 108 immer dann mit Potential beaufschlagt ist, wenn in den Arbeitsräumen
60 kein für ein sicheres, schonendes Absenken ausreichender Druck mehr herrscht.
In diesem Falle bleiben also die Riegelkörper 78 im Eingriff mit den Ratschenzähnen
76. Beruht der unzulässig große Druckabbau in den Arbeitsräumen 60 darauf, daß man
die Hebev-orrichtung lange bei angehobener Lastenplattform 10 stehen lassen hat,
oder darauf, daß man das Potentiometer 102 zum Handhaben schwerer Lasten verstellt
hat, so kann man das Ventil 90 vor dem gewünschten Absenken in die Arbeitsstellung
"anheben" bewegen und so den erforderlichen Druck in den Arbeitsräumen 60 aufbauen.
Hierauf kann dann das Ventil 90 in die Arbeitsstellung "Absenken" umgeschaltet werden.
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Beim Versuch des Anhebens sehr schwerer Lasten kann es vorkommen,
daß die magnetische Mitnehmkraft zwischen Kolben 42 und Führungshülse 32 überwunden
wird und sich der Sowlben 42 allein in der Fiihruagssäule 12 nach oben bewegt. Dies
wird von den beiden Magnetf elddet ektoren 66 bzw. 68 festgestellt,
und
durch deren Ausgangssignale werden die Binärzähler 120 bzw. 122 von '>0" auf
"1" geschaltet. Damit sprechen die Warneinrichtungen 126 und 128 an, und zugleich
wird über die ODER-Glieder 124 und 106 die Kippschaltung 108 gesetzt.
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Damit ist dann die Erregung der Elektromagnete 80 beendet, so daß
die Riegelkörper 78 in die Ratschenzähne 76 eingreifen.
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Man kann nun durch Bewegen des Ventiles 90 in die Arbeitsstellung
"hbsenkent' (bei automatisch aufrecht erhaltener Verriegelung der Lastenplattform
10) den oder die Kolben 42 wieder zur zugehörigen Führungshülse 32 zurückbewegen,
wobei die Permanentmagnete 50 ein zweites Mal an den Magnetfelddetektoren 66 bzw.
68 vorbeilaufen, so daß der Stand des Binärzählers 120 bzw. 122 noch einmal um eins
erhöht wird.
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Dabei laufen die E3inärzähler dann über, und das Signal am 1 1,-Ausgang
verschwindet, was an der Beendigung des von der Warneinrichtung 126 bzw. 128 abgegebenen
Alarmes ohne weiteres erkennbar ist. Dagegen kann man die Stellung des Kolbens 42
in der Führungssäule 12 natürlich nicht direkt visuell kontrollieren, da diese aus
Messing oder Aluminium oder einem anderen nicht magnetischen Metall gefertigt ist.
Nach Wiederherstellen des magnetischen Kraftschlusses zwischen Kolben 42 und Führungshülse
32 kann dann ggf. nach Verringerung der Last ein weiterer Versuch zum Anheben der
Last unternommen werden, wie weiter oben genauer beschrieben ist.
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Umgekehrt kann es beim Absenken von sehr schweren Lasten vorkommen,
daß die Führungshülse 32 unter der Einwirkung der Last die Kolben 42 bei der Abwärtsbewegung
zu überholen sucht. Auch dies wird von den Magnetf elddet ektoren 66 und 68
festgestellt,
und die Riegelkörper 78 werden ähnlich wie schon oben beschrieben durch Unterbrechung
der Erregung der Elektromagnete 80 in die Ratschenznhne 76 eingerückt.