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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum unterstützten Handhaben einer Last,
d. h. eine Vorrichtung, die verwendet wird, um eine Last zu heben und sie manuell
innerhalb der von einem vorgegebenen Raum gesetzten Grenzen zu führen,
wobei die erforderlichen Anstrengungen des Maschinenarbeiters, der diese Manöver
ausführt, auf ein Minimum reduziert werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird beispielsweise in einer
Bearbeitungsstation verwendet, wo mechanische Bauteile am Fließband zusammengebaut werden,
oder in einer Station, wo Produkte oder Halbfertigwaren verteilt werden, die zur
weiteren Be- oder Verarbeitung zu Maschinen verbracht werden.
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Ein Beispiel für eine herkömmliche Vorrichtung ist in der italienischen
Patentanmeldung Nr. MI95/A000541 gegeben, die eine Vorrichtung offenbart,
umfassend: eine Stützstruktur; Mittel zum Erfassen oder Aufnehmen der Last, zumindest
eine Motoreinheit, die das Auf- und Abwickeln eines biegsamen Elements auf
einer Rolle oder einer Trommel in Gang setzt; eine oder mehrere Führungsrollen
zum Führen des biegsamen Zugelements, die zwischen der Rolle und den Last
erfassenden Mitteln angeordnet sind, sowie Mittel zum Erkennen des Gewichts
der Last und der daran angreifenden Kraft in zumindest einer Bewegungsrichtung.
In einer Ausführung, die in der früheren Patentanmeldung beschrieben wird, ist die
Vorrichtung von hängender Konstruktion, und die Mittel zum Erkennen des
Gewichts
der Last und der daran angreifenden Kraft werden durch eine Lastzelle
gebildet, die am freien Ende des biegsamen Zugelements an den Last erfassenden
Mitteln angeordnet ist
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Die Lastzelle befindet sich deshalb in einer Position, die im besonderen Maße
versehentlichen Stößen ausgesetzt ist, wodurch ihre Funktion beeinträchtigt werden
kann.
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Bei dieser Vorrichtung ist es auch erforderlich, gemäß der beabsichtigten
maximalen Kapazität jeder Vorrichtung eine verschiedene Lastzelle zu installieren. Mit
anderen Worten, da die Anzahl der Seilabschnitte des biegsamen Zugelements
variiert, ist es erforderlich, verschiedene Lastzellen zu verwenden, d. h. Lastzellen,
die in der Lage sind, die Last in dem vorgegebenen Betriebsbereich zu erfassen,
für den die Vorrichtung während der Konstruktion und Herstellung voreingestellt
ist.
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Als Alternative, um diese Vorrichtung an größere Lasten anzupassen, wäre es
nötig, eine Mehrzahl von Lastzellen zu installieren. Diese Lösung ist jedoch
besonders kompliziert im Hinblick auf die Steuerung der Motoreinheit als Funktion
der von den verschiedenen Lastzellen erzeugten Signale.
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Es sei angemerkt, dass Lastzellen, die dazu dienen, Lasten über verschiedene
Bereiche zu erfassen, sich auch erheblich in der Herstellungstechnik, den
Kenndaten des am Ausgang bereitgestellten Signals, in ihren Fehlertoleranzen oder
ähnlichen technischen Daten voneinander unterscheiden können und
dementsprechend verschiedene Regelschaltungen erforderlich machen.
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Dies trägt zu den besonders hohen Herstellungskosten dieser Vorrichtungen bei,
insbesondere in Form von Materialvorräten, wie z. B. Lastzellen und zugehörige
elektronische Steuerschaltungen, die auf Lager gehalten werden müssen, um die
Produktion von Vorrichtungen, die für verschiedene maximale Kapazitäten
ausgelegt sind, zu ermöglichen.
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Dementsprechend ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für
das unterstützte Handhaben von Lasten bereitzustellen, die eine einzige Art von
Lastzelle ungeachtet der maximalen Kapazität der Vorrichtung verwendet.
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Dieses Ziel wird durch die vorliegende Erfindung erreicht, die eine Vorrichtung
zum unterstützten Handhaben einer Last betrifft, des Typs mit einer Stützstruktur,
umfassend Mittel zum Erfassen und Aufnehmen der Last; zumindest einer
Motoreinheit, die das Auf- und Abwickeln zumindest eines biegsamen Zugelements auf
einer Rolle oder einer Trommel in Gang setzt; eine oder mehrere Führungsrollen
für das biegsame Zugelement, die zwischen der Rolle oder Trommel und den
Mitteln zum Erfassen oder Unterbringen der Last angeordnet sind; sowie Mittel
zum Erkennen des Gewichts der Last und der daran angreifenden Kraft in
zumindest einer Bewegungsrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum
Erkennen des Gewichts der Last und der daran angreifenden Kraft an einem
Element zum Tragen der Führungsrolle angeordnet sind, die direkt unterhalb der
Rolle oder Trommel in der Bahn des biegsamen Elements angeordnet ist, und
dass die Mittel zum Erkennen des Gewichts der Last und der daran angreifenden
Kraft vom Exzentertyp sind und bezüglich des Angriffspunktes der Last
exzentrisch platziert sind.
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Die Vorteile der Lösung, die durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagen wird,
liegen auf der Hand. Erstens ist es möglich, eine einzige Art von Lastzelle zu
verwenden, da die resultierende Kraft, die von der Lastzelle registriert wird, immer in
einem voreingestellten Bereich liegt, ohne Rücksicht auf die Anzahl der
Seilabschnitte des biegsamen Zugelements. Anders ausgedrückt, ungeachtet der
maximalen Kapazität der Vorrichtung registriert die Zelle nur die Kraft, die auf die
Führungsrolle einwirkt, die direkt unterhalb der Rolle oder Trommel, auf der das
biegsame Element aufgewickelt ist, angeordnet ist.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Tatsache, dass die
Lastzelle in einer Position angeordnet ist, die sicherlich weit weniger Stößen
ausgesetzt ist als in herkömmlichen Vorrichtungen.
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Gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die
Lastzelle in einem Rahmen angeordnet, der die Stützstruktur mit einer Halterung
verbindet, die die Rolle trägt, die direkt unterhalb der zum Aufwickeln des biegsamen
Elements dienenden Trommel angeordnet ist. Die von der Lastzelle registrierte
Kraft ist nur ein Bruchteil der gesamten Last und es ist deshalb möglich, eine
einzige Lastzelle zu verwenden, die über einen Bereich betrieben wird, der immer
begrenzt ist, ungeachtet der maximalen Kapazität der Vorrichtung.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
die Lastzelle statt dessen direkt in der Stütznabe der Einzelrolle vorgesehen, die
direkt unterhalb der Trommel angeordnet ist, auf der das biegsame Element
aufgewickelt ist. In diesem Fall ist es möglich, zusätzliche Führungsrollen koaxial zu
der einen zu montieren, an der die Last gemessen wird, wodurch die
Gesamtabmessungen der Vorrichtung begrenzt werden.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden eine Lastzelle des
Exzentertyps, d. h. eine Lastzelle, die in der Lage ist, die Kraft zu registrieren, der
sie ausgesetzt ist, unabhängig vom Angriffspunkt der genannten Kraft bezüglich
der Zelle.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und nicht einschränkend unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei
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Fig. 1 eine Seitenansicht eine Vorrichtung gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
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Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Details der Vorrichtung gemäß
einer zweiten möglichen Ausführungsform der Erfindung.
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Die Vorrichtung 1 ist an einer Führungsschiene 2 aufgehängt, die beispielsweise
in Form eines kastenförmigen Körpers bereitgestellt ist, und kann entlang der
Schiene 2 mittels Rollschlitten 3 verschoben werden. Die genannten Rollschlitten
sind mit dem Gehäuse 13 der Motoreinheit durch eine Halterung 4 verbunden.
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In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist das biegsame Zugelement 5
auf einer Trommel 6 aufgewickelt, die mechanisch mit einer (nicht-dargestellten)
Motoreinheit verbunden ist, und mit einem Ende an der Trommel 6 befestigt. Das
biegsame Zugelement 5 läuft von der Trommel 6 zu einer ersten Führungsrolle 9,
die es zu dem beweglichen Teil 8 führt, das starr mit den (nicht-dargestellten)
Mitteln zum Erfassen oder Aufnehmen der Last gekoppelt ist.
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In Abhängigkeit von der beabsichtigten Kapazität der Vorrichtung 1 läuft das
biegsame Zugelement 5 durch eine untere Führungsanordnung, die starr mit dem
beweglichen Teil 8 gekoppelt ist und eine oder mehrere Rollen 10 umfasst, sowie
durch eine obere Führungsanordnung, die starr mit der Halterung 4 gekoppelt ist
und eine oder mehrere Rollen 11 einschließt. Das freie Ende des biegsamen
Zugelements 5 ist an der mit der Ziffer 7 bezeichneten Stelle an der Halterung 4
befestigt. Das Vorhandensein der Führungsanordnungen und die Anzahl der Rollen
10 und 11 sind selbstverständlich eine Funktion der maximalen Kapazität, für die
die Vorrichtung 1 voreingestellt sein muss, und dies gilt auch für die Stelle, an der
das freie Ende des biegsamen Zugelements 5 an der Halterung 4 oder dem
beweglichen Teil 8 befestigt ist. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umfasst
die untere Führungsanordnung beispielsweise zumindest 2 Rollen 10, während
die obere Führungsanordnung eine Einzelrolle 11 aufweist.
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Gemäß der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfassen
die Mittel zum Registrieren des Gewichts der Last und der daran angreifenden
Kraft eine Lastzelle 12, die in einem Rahmen 14 angeordnet ist, der das Gehäuse
13 mit einer Halterung zum Tragen der Rolle 9 verbindet.
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Ein spiralförmiger Leiter 16 ermöglicht es, jede Art von Sensoren oder andere
elektrische Steuergeräte (nicht gezeigt), die zu den Mitteln zum Erfassen der Last
gehören, mit den im Gehäuse 13 aufgenommenen Sicherheits- und
Steuereinrichtungen zu verbinden.
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Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gemäß
welcher die Mittel zum Erfassen der Last und der daran angreifenden Kraft von
einer Lastzelle 112 gebildet werden, die in der Nabe 121 der Rolle 109
aufgenommen ist, welche direkt unterhalb der Trommel 6 angeordnet ist. In diesem Fall
sind die Rolle 109 und die Rolle 111 der oberen Führungsanordnung koaxial an
derselben tragenden Halterung 115 montiert, weisen jedoch voneinander
unabhängige Naben 121 und 122 auf, damit das Gewicht und die an der Last
angreifende Kraft nur an der Rolle 109 registriert werden kann. Diese Ausführungsform
ist aufgrund der Möglichkeit, die Rolle 109 und die Führungsrollen 111 in einer
koaxialen Position anzuordnen, besonders kompakt im Vergleich zu der in Fig. 1
gezeigten Ausführung.
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Die an der erfindungsgemäßen Vorrichtung montierten Lastzellen 12 und 112 sind
vorzugsweise vom Exzentertyp, um eine größere Freiheit bei der Wahl der
Position für die Zelle zu gewähren. Dieser Lastzellentyp ermöglicht die Messung der
Last selbst dann, wenn die Position der Zelle exzentrisch zum Angriffspunkt der
genannten Last ist, wie es in den Ausführungen der vorliegenden Erfindung der
Fall ist.
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Das von der Lastzelle 12 oder 112 erzeugte Signal wird zu einer Schaltung
geführt, die zur Steuerung des an den Elektromotor gelieferten Stroms dient. Die
genannte Schaltung umfasst einen Abschnitt zur Verarbeitung des Signals gemäß
einem vorgegebenen Programm. Insbesondere wenn der Maschinenarbeiter den
Bewegungsvorgang der Last in Gang setzt oder stoppt, verändert sich das Signal,
das von der Zelle 12 oder 112 registriert wird. Der Motor wird dann so gesteuert,
dass er diese Veränderung ausgleicht. Dies verursacht jedoch eine Schwankung
des von der Zelle 12 oder 112 registrierten Signals und verursacht
dementsprechend eine Schwingbewegung der Last, die sogar die Resonanzfrequenz
erreichen kann. Um diese Gefahr zu beseitigen, wird das Signal gefiltert, so dass ein
abgeglichenes Signal, dessen Amplitude mit dem Durchschnittswert des von der
Zelle 12 oder 112 registrierten Signals korrespondiert, am Ausgang der
Filterungsschaltung ausgegeben wird.
Zusammenfassung
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Vorrichtung zum unterstützten Handhaben einer Last, umfassend zumindest eine
Motoreinheit, die das Auf- und Abwickeln eines biegsamen Zugelements (5) in
Gang setzt, eine oder mehrere Führungsrollen (9, 10, 11) sowie Mittei (12) zum
Erkennen des Gewichts der Last und der daran angreifenden Kraft, die an einem
Element (14) angeordnet sind, das zum Tragen der Führungsrolle (9) dient, die
direkt unterhalb der Rolle oder Trommel (6) angeordnet ist, die von der
Motoreinheit betätigt wird.