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Dokumentenidentifikation DE10049149B4 19.03.2009
Titel Gerät zum Handhaben von Gegenständen mit Hilfskraft
Anmelder SMI Handling Systeme GmbH, 58300 Wetter, DE
Vertreter Weisse und Kollegen, 42555 Velbert
DE-Anmeldedatum 04.10.2000
DE-Aktenzeichen 10049149
Offenlegungstag 08.08.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.03.2009
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.03.2009
IPC-Hauptklasse B66C 13/08  (2006.01)  A,  F,  I,  20051017,  B,  H,  DE
IPC-Nebenklasse B66C 1/02  (2006.01)  A,  L,  I,  20051017,  B,  H,  DE
B25J 18/04  (2006.01)  A,  L,  I,  20051017,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Handhaben von Gegenständen mittels Hilfskraft, mit einem Schwenkgestell, das einen an den Gegenstand ansetzbaren Saugkopf trägt, an den der Gegenstand durch Unterdruck auf einer Ansaugfläche ansaugbar ist, und einem an dem Schwenkgestell angreifenden Stellmotor zum Handhaben des Saugkopfes mit der Last,

  • (a) der an dem Schwenkgestell angreifende Stellmotor von einem durch einen Unterdruckerzeuger in einer Unterdruckkammer erzeugten Unterdruck angetrieben ist, und
  • (b) die Unterdruckkammer mit dem Saugkopf verbunden ist.

Es besteht häufig die Aufgabe, schwere Lasten wie Säcke, Pakete, Kisten oder Kasten manuell zu handhaben, also z. B. anzuheben und auf ein Transportband aufzusetzen, oder schwere Montageteile in eine Montageposition zu bringen. Das ist mit reiner Muskelkraft häufig nicht möglich oder jedenfalls nicht über längere Zeit zumutbar. Die Verwendung eines Krans ist aufwendig und langsam. Das zu handhabende Teil muß an einem Kranhaken befestigt werden. Dann muß das Teil durch Ansteuerung von Kranmotoren in die gewünschte Position verfahren werden, was einige Geschicklichkeit erfordert.

Aus diesem Grunde sind Geräte bekannt, welche einerseits das Gewicht des zu handhabenden Teils aufnehmen aber andererseits eine unmittelbare manuelle Führung des Teils in die gewünschte Position ermöglichen.

Bei bekannten Geräten dieser Art ist ein Saugkopf am unteren Ende eines Faltenbalgs angebracht. Der Saugkopf bildet eine Saugfläche, die mit dem Inneren des Faltenbalgs in Verbindung steht. Mit dieser Saugfläche wird der Saugkopf an die Last angesetzt. Bei Erzeugung eines Unterdrucks in dem Faltenbalg wird einerseits die Saugfläche an die Last angesaugt. Gleichzeitig erzeugt der Unterdruck eine nach oben gerichtete Kraft, nämlich Unterdruck mal wirksamer Querschnitt des Faltenbalgs. Mit dieser Kraft wird die Last angehoben. Der Faltenbalg zieht sich dabei zusammen, wobei der Saugkopf an dem Faltenbalg haftet. Durch einen an dem Saugkopf angebrachten Bügel, Handgriff o. dgl. wird ein Ventil angesteuert, das kontrolliert Nebenluft in den Faltenbalg gelangen läßt und damit den Unterdruck reduziert. Durch Anheben des Bügels wird die Nebenluft verringert, so daß der Unterdruck ansteigt, also der Druck im Faltenbalg sinkt. Dadurch zieht sich der Faltenbalg zusammen und hebt über den Saugkopf die Last an. In entsprechender Weise wird durch Druck nach unten auf den Bügel o. dgl. Die Nebenluft vergrößert, so daß der Unterdruck sinkt. Die Last wird abgesenkt. Die Last wird auf diese Weise über den Bügel mit geringer Kraft von Hand geführt und kann angehoben oder abgesenkt werden.

Diese Geräte gestatten im wesentlichen nur eine Auf- und Abbewegung der Last. Es ist aber häufig erforderlich, Lasten nicht nur auf- und abwärts sondern auch seitlich zu bewegen, z. B. in ein Regal zu setzen. Es sind zu diesem Zweck Geräte bekannt, mit einem Schwenkgestell, das einen an die Last ansetzbaren Saugkopf trägt. Die Last ist an den Saugkopf durch Unterdruck auf einer Ansaugfläche ansaugbar. An dem Schwenkgestell greift ein Stellmotor zum Handhaben des Saugkopfes mit der Last an. Der Stellmotor ist bei bekannten Geräten dieser Art ein Pneumatikzylinder. Der Stellmotor arbeitet mit Druckluft. Der Unterdruck dient bei solchen Geräten nur zum Ansaugen der Last an den Saugkopf. Die Bewegung des Saugkopfes mit der Last wird durch Steuerung der Druckluftzufuhr zu dem Stellmotor hervorgerufen.

Häufig ist aber Druckluft nicht z. B. in einer Druckluftleitung verfügbar. Dann ist zusätzlich zu dem Unterdruckerzeuger ein Kompressor erforderlich. Auf jeden Fall müssen zwei unterschiedliche Druckzustände erzeugt werden, nämlich der Unterdruck zum Ansaugen der Last und Druckluft zur Ansteuerung des Stellmotors.

Die DE 42 29 208 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Anheben und Transportieren von Lasten mittels Vakuum. Die Vorrichtung besteht aus einem Säulenschwenkkran, bestehend aus einer stabilen unteren Säule, die auf einer Grundplatte befestigt ist. Über der unteren Säule ist eine obere Säule teleskopartig manuell verschiebbar aufgesetzt. Am oberen Ende des Säulenschwenkkrans ist über ein Schwenklager ein Ausleger gelenkig befestigt. Zur Erzeugung der Hubbewegung ist der Vakuumerzeuger über einen Vakuum-Zuführschlauch mit einem Hubschlauch verbunden, an dessen unterem Ende eine Ventileinheit mit einem Saugkopf vorgesehen ist. Zum Transportieren von Lasten wird der Saugkopf auf den Gegenstand aufgesetzt. Der Saugkopf ist durch den Hubschlauch mit dem Vakuumerzeuger verbunden, welcher im Hubschlauch und im Saugknopf einen Unterdruck erzeugt. Dabei wird der Hubschlauch verkürzt, so dass der Gegenstand über den Saugkopf angesaugt und angehoben wird. Durch Belüftung des Saugkopfes wird der Unterdruck im Hubschlauch vermindert, so dass sich dieser wieder verlängert und der Gegenstand an dem vorgesehen Ort abgesetzt werden kann. Zur Befestigung der gesamten Vorrichtung auf dem Boden ist die Grundplatte als nach unten offene Saugplatte ausgebildet und steht in Verbindung mit einem separaten Vakuumerzeuger.

Nachteil dieser Vorrichtung ist, dass an dem Auslenker nicht nur dass Gewicht der anzuhebenden Kraft hängt, sondern auch das des Stellmotors. Bei großen Lasten muss die Vorrichtung deshalb entsprechend dimensioniert sein. Außerdem können mit dem Stellmotor nur sehr kurze Lastwege gefahren werden. Größere Lastwege müssen über die eleskopartigen Säulen manuell vorgenommen werden.

Die US 4421450 A beschreibt eine Hebevorrichtung zum Heben und Transportieren von Lasten. Dabei besteht ein doppelarmiger Hebel aus zwei parallelen Armen, die durch zwei parallele Stege beweglich miteinander verbunden sind und dadurch die Form eines Parallelogramms erhält. Der doppelarmige Hebel steht mittels einer Haltevorrichtung in Verbindung mit einem hydraulischen Zylinder. der beispielsweise durch eine Saugvorrichtung Gegenstände anheben und bewegen kann. Durch diese Anordnung können Lasten sowohl vertikal verschoben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein möglichst einfach aufgebautes Gerät zum Handhaben von Gegenständen mittels Hilfskraft zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

  • (c) das Schwenkgestell einen doppelarmigen Hebel aufweist, der an einem ersten Arm den Saugkopf trägt, während an dem zweiten Arm der Stellmotor angreift, wobei der doppelarmiges Hebel über Schwenkachsen und/oder schwenkbar an einer Säule gelagert ist.

Nach der Erfindung wird somit auch der an dem Schwenkgestell angreifende Stellmotor mit Unterdruck angesteuert. Es ist keine zusätzliche Druckluft erforderlich. Der Unterdruck bewirkt sowohl die Bewegung des Saugkopfes mit der Last als auch das Ansaugen der Last an den Saugkopf. Die durch das Schwenkgestell erreichten Vorteile einer seitlichen Bewegbarkeit der Last bleiben erhalten.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

1 ist eine schematische Darstellung eines Gerätes zum Handhaben von Gegenständen mittels Hilfskraft.

2 zeigt eine Einzelheit "A" in 1.

3 zeigt weiter vergrößert einen Ausschnitt von 2.

Das Gerät enthält eine vertikale Säule 10, die in einen Sockel 12 um ihre vertikale Achse drehbar gelagert ist. Das ist in 1 durch einen Doppelpfeil 14 angedeutet. An der Säule 10 ist ein doppelarmiger Hebel 16 gelagert. Der doppelarmige Hebel 16 weist einen ersten Arm 18 und einen zweiten Arm 20 auf. An dem ersten Arm 18 ist in noch zu beschreibender Weise ein Saugkopf 22 angebracht. An dem zweiten Arm 20 greift ein Stellmotor 24 an.

Der doppelarmige Hebel 16 ist von einem Parallelogrammgestänge gebildet. Das Parallelogrammgestänge weist ein Paar von parallelen Längsstangen 26 und 28 auf. Die beiden Längsstangen sind um zwei vertikal übereinander angeordnete, parallele Schwenkachsen 30 bzw. 32 schwenkbar an der Säule 10 gelagert. An dem ersten Arm 18 des doppelarmigen Hebels 16 sind die beiden Längsstangen 26 und 28 mit einem Kopfstück 34 gelenkig verbunden. An dem zweiten Arm 20 des doppelarmigen Hebels 16 sind die beiden Längsstangen 26 und 28 mit einem Lenker 36 gelenkig verbunden. Bei einer Schwenkbewegung des doppelarmigen Hebels 16 schwenkt die Längsstange 26 um die Achse 30. Die Längsstange 28 schwenkt um die Achse 32. Dabei bleiben die Längsstangen 26 und 28 zueinander parallel. Das Kopfstück 34 bewegt sich auf- und abwärts, behält aber dabei seine Orientierung im Raum bei. Das gleiche gilt für den Lenker 36.

Der Stellmotor 24 weist einen Faltenbalg 38 auf. Der Faltenbalg 38 ist an seinem oberen Ende an dem Lenker 36 und damit an dem zweiten Arm 20 des doppelarmigen Hebels 16 befestigt. Am unteren Ende ist der Faltenbalg 38 an einem Schlitten 40 befestigt, der in einer waagerechten Führung 42 beweglich geführt ist. Die Führung 42 ist an der Säule 10 fest angebracht und erstreckt sich in der von doppelarmigem Hebel 16 und Säule 10 bestimmten Ebene.

An der Säule 10 sitzt weiterhin eine Saugpumpe 44. Die Saugpumpe 44 ist über eine Schlauchleitung 46 mit dem unteren Ende des Faltenbalgs 38 verbunden. In der Schlauchleitung 46 sitzt ein Filter 48. Wenn durch die Saugpumpe 44 ein Unterdruck in dem Faltenbalg 38 erzeugt wird, zieht sich der Faltenbalg 38 zusammen. Damit wird der doppelarmige Hebel 16 entgegen dem Uhrzeigersinn in 1 verschwenkt. Das Kopfstück 34 wird angehoben. Die Verschwenkung ist in 1 durch einen Doppelpfeil 50 angedeutet.

An dem Kopfstück 34 sitzt ein Kurbelglied 52. Das Kurbelglied 52 ist mit einem kopfstückseitigen Endteil 54 um eine vertikale Achse drehbar gelagert. Das ist in 1 durch einen Doppelpfeil 56 angedeutet. Das Kurbelglied 52 weist einen schräg nach unten verlaufenden Mittelteil 58 und einen daran anschließenden, zu dem kofstückseitigen Endteil 54 parallelen saugkopfseitigen Endteil 60 auf. Die Endteile 54 und 60 bilden mit dem Mittelteil 58 stumpfe Winkel.

An dem Endteil 60 sitzt der Saugkopf 22. Der Saugkopf 22 besteht aus einem geräteseitigen Anschlußteil 62 und einem an den Anschlußteil 62 ansetzbaren, an die Art der zu handhabenden Lasten individuell angepaßten Saugteil 64. Der Saugteil 64 weist eine Saugfläche 66 auf, die von einer Gummidichtung 68 umgeben ist und eine Saugkammer 70 bildet. Die Saugfläche 66 mit der Gummidichtung 68 ist an einen zu handhabenden Gegenstand oder eine Last 72 ansetzbar. Der Anschlußteil 62 ist gegenüber dem Endteil 60 um eine vertikale Achse verdrehbar, wie in 1 durch den Doppelpfeil 74 angedeutet ist.

Der Faltenbalg 38 bildet eine Unterdruckkammer 76. Diese Unterdruckkammer 76 ist am oberen Ende des Faltenbalgs 38 über eine Schlauchleitung 78 mit einem (nicht sichtbaren) Unterdruckkanal in dem Kopfstück 34 verbunden. Der Unterdruckkanal ist mit einem durch das Kurbelglied 52 geführten Unterdruckkanal 80 verbunden, der durch den Anschlußteil 62 hindurch zu der Saugkammer 70 geführt ist.

Der wirksame Querschnitt des Faltenbalgs und die Saugfläche sind unter Berücksichtigung der wirksamen Hebelarme des doppelarmigen Hebels 16 so gewählt, daß bei Absinken des Unterdrucks zunächst die Last 72 abgesenkt wird, bevor die Last von dem Saugkopf 22 freigegeben wird. Wenn der Unterdruck absinkt, anders ausgedrückt wenn der Druck in der Unterdruckkammer 76 des Faltenbalgs 38 und damit in der Saugkammer 70 ansteigt, dann dehnt sich zunächst der Faltenbalg 38 aus und bewirkt ein Absetzen der Last 72, bevor die Saugkraft an der Saugfläche 66 geringer wird als das Gewicht der Last 72. Die Last 72 kann daher nicht unkontrolliert herabfallen.

An dem Anschlußteil 62 ist ein Bügel 82 vorgesehen. Mit diesem Bügel kann ein Ventil gesteuert werden, das Nebenluft in das Unterdrucksystem eingelassen und damit der Unterdruck vermindert werden kann. Wird der Bügel nach oben gedrückt, dann wird dieses Ventil zugedrückt. Der Unterdruck steigt an. Damit zieht sich der Faltenbalg 38 zusammen und hebt die Last 72 an. Wird der Bügel 82 nach unten gedrückt, öffnet das Ventil. Das Unterdrucksystem erhält Nebenluft und der Unterdruck wird vermindert. Dementsprechend wird der Faltenbalg 38 unter dem Einfluß der Last 72 gedehnt. Die Last wird abgesenkt. Die Last 72 kann somit an dem Bügel 82 mit geringer Kraft angehoben oder abgesenkt werden. Dabei führt der Benutzer die Last 72 unmittelbar manuell. Das Gerät bewirkt, daß die Last 72 scheinbar schwerelos ist.

2 zeigt in vergrößertem Maßstab den Saugkopf 22 mit Anschlußteil 62, Saugteil 66 und Last 72. 3 ist ein weiter vergrößerter Ausschnitt von 2 und zeigt die Steuerung der Nebenluft.

Wie aus 2 und 3 ersichtlich ist, ist der Bügel 82 in einer Lageranordnung 84 schwenkbar gelagert. Der Bügel 82 bildet einen zweiarmigen Hebel, wobei der Benutzer an einem äußeren, bügelförmigen Arm 86 angreift und an einem inneren Arm 88 ein Ventilschließkörper 90 sitzt. Der Ventilschließkörper 90 wirkt mit einer Ventilöffnung 92 in einem Gehäuse 94 zusammen. Das Gehäuse 94 steht einerseits über das Anschlußteil 62 mit dem Unterdrucksystem des Faltenbalgs 38 und andererseits über einen Durchbruch 95 mit dem Saugkopf 66 in Verbindung.

Der Durchbruch 96 ist im Ruhezustand des Geräts, d. h. wenn keine Last an dem Gerät hängt, durch eine Platte 98 mit einer Dichtung 100 abgeschlossen. Die Platte 98 ist auf Bolzen 102 verschiebbar geführt und wird durch Federn 104 in Schließrichtung vorbelastet. Über einen Rändelknopf 106, einen Exzenter 108 und ein an der Platte 98 angebraches Winkelstück kann die Platte 98 etwas angehoben werden. Der Sinn dieser Anordnung ist folgender:

Auch der Saugkopf 22 hat ein nicht unerhebliches Gewicht. Es ist wünschenswert, auch den Saugkopf 22 mit Hilfskraft, also durch den Unterdruck, anheben und z. B. auf die Last aufsetzen zu können. Vor dem Aufsetzen auf die Last ist aber die Saugfläche 66 zur Atmosphäre hin offen. Infolgedessen könnte sich auch in dem Faltenbalg 38 ohne besondere Maßnahmen kein Unterdruck aufbauen, auch wenn das Ventil 90, 92 geschlossen wäre. Die Platte 98 verschließt unter dem Einfluß der Federn 104 die Öffnung 96 Dann kann sich auch ohne, Last und damit offener Saugfläche 66 in dem Faltenbalg 38 ein Unterdruck aufbauen. Über die Rändelschraube 106 und den Exzenter 108 wird die Platte 98 etwas angehoben, so daß der Unterdruck gerade ein Anheben des Saugkopfes 22 ohne Last gestattet. Nach Ansetzen des Saugkopfes 22 an die Last 72 ist die Ansaugfläche 66 verschlossen. Jetzt baut sich ein durch die Stellung des Ventilschließkörpers 90 bestimmter, wesentlich größerer Unterdruck auf. Durch diesen Unterdruck wird die Platte 98 gegen die Wirkung der Federn 104 hochgedrückt. Der Unterdruck wirkt dann auch an der Saugfläche 66. Die Last 72 wird angesaugt und hochgehoben.

Der Arm 88 mit dem Ventilschließkörper 90 liegt an einem Stößel mit einem Kopf 112 an. Der Stößel 112 ist durch eine Feder 114 belastet. Das Schließen des Ventils erfolgt daher gegen die Wirkung dieser Feder 114. In Öffnungsrichtung ist der Hub des Stößels durch eine Rändelschraube 116 begrenzt. Beim Loslassen des Bügels 86 wird der Bügel 86 durch den Stößel 112 in eine durch die Rändelschraube bestimmte Lage zurückgeführt. Diese Lage ist so gewählt, daß dabei die Last 72 gerade im wesentlichen ausbalanciert ist.

Bei einer Verschwenkung des doppelarmigen Hebels 16 verlagert sich der Lenker 36 auch seitlich. Durch den Schlitten 40 wird erreicht, daß der untere Befestigungspunkt des Faltenbalgs 38 dieser seitlichen Verlagerung folgen kann. Wenn durch die Verschwenkung des Hebels 16 und einer Verlagerung des Lenkers 36 z. B. nach rechts in 1 die Achse des Faltenbalgs etwas im Uhrzeigersinn verkantet wird, dann wirkt eine Querkraftkomponente auf den Schlitten 40 und führt das untere Ende des Faltenbalgs 38 dieser Verlagerung des Lenkers 36 nach. Der Faltenbalg 38 ist dadurch stets senkrecht.

Die verschiedenen Drehlagerungen des beschriebenen Schwenkgestells gestatten auch eine Führung der Last 72 in horizontaler Richtung: Durch Verdrehen der Säule 10(Doppelpfeil 14) kann die Last 72 translatorisch um die Säule 10 herum bewegt werden. Durch Verdrehung des Kurbelgliedes 52 relativ zu dem Kopfstück 34 (Doppelpfeil 56) in Verbindung mit einer Drehbewegung der Säule 10 kann die Last auch radial zu der Säule 10 bewegt werden. Die Last 72 ist also horizontal frei beweglich. Außerdem kann die Orientierung der Last 72 durch eine Drehung des Anschlußteils 62 verändert werden.


Anspruch[de]
Gerät zum Handhaben von Gegenstanden mittels Hilfskraft, mit einem Schwenkgestell, das einen an den Gegenstand (72) ansetzbaren Saugkopf (22) trägt, an den der Gegenstand (72) durch Unterdruck auf einer Ansaugfläche (66) ansaugbar ist, und einem an dem Schwenkgestell angreifenden Stellmotor (24) zum Handhaben des Saugkopfes (22) mit der Last (72),

(a) der an dem Schwenkgestell angreifende Stellmotor (24) von einem durch einen Unterdruckerzeuger (44) in einer Unterdruckkammer (76) erzeugten Unterdruck angetrieben ist, und

(b) die Unterdruckkammer (76) mit dem Saugkopf (22) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

(c) das Schwenkgestell einen doppelarmigen Hebel (16) aufweist, der an einem ersten Arm (18) den Saugkopf (22) trägt, während an dem zweiten Arm (20) der Stellmotor (24) angreift, wobei der doppelarmige Hebel (16) über Schwenkachsen (30) und/oder (32) schwenkbar an einer Säule 10 gelagert ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in dem Stellmotor (24) eine Hubkraft auf die Last (72) erzeugt, die kleiner ist als die Ansaugkraft an der Ansaugfläche (70) des Saugkopfes (22). Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (24) von einem Faltenbalg (38) gebildet ist, welcher die Unterdruckkammer (76) bildet und an einem Ende mit dem zweiten Arm (20) des doppelarmigen Hebels (16) und an dem anderen Ende mit einem Halteglied verbunden ist. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied in waagerechter Richtung beweglich geführt ist. Gerät nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelarmige Hebel (16) von einem Parallelogrammgestänge gebildet ist. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Parallelogrammgestänge ein Paar von parallelen Längsstangen (26, 28) aufweist, die an einer Säule (10) um zwei übereinander angeordnete Schwenkachsen (30, 32) verschwenkbar gelagert sind und die an dem ersten Arm (18) durch ein Kopfstück (34) und an dem zweiten Arm (18) durch einen Lenker (36) gelenkig miteinander verbunden sind. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (10) um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kopfstück (34) ein Kurbelglied (52) mit einem kopfstückseitigen Endteil (54) um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist, das Kurbelglied (52) einen schräg abwärts sich erstreckenen Mittelteil (58) und ein Endteil (60) aufweist, an welchem wiederum der Saugkopf (22) um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Saugleitung (78, 80) von dem Faltenbalg (38) längs des doppelarmigen Hebels (16), durch das Kopfstück (34) und das Kurbelglied (52) zu dem Saugkopf (22) geführt ist.






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