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Die Erfindung betrifft einen Hubantrieb, um den Abstand zweier vertikal zueinander bewegli- cher Plattformen, Gestelle, Rahmen od.dgl. zu ändern, mit zumindest zwei, jeweils aus einer Kurbel und einem Schubelement bestehenden, Schubkurbeln, nämlich zumindest einer Antriebs- schubkurbel und zumindest einer Abtriebsschubkurbel, wobei die den Kurbeln abgewandten Enden der Schubelemente sich zumindest in im wesentlichen normal aufeinander stehende Richtungen bewegen und wobei die Bewegungsrichtung des Abtriebsschubelementes im wesentlichen der Hubrichtung entspricht und der Antrieb linear auf das Antriebsschubelement wirkt.
Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der SU 1588-705-A bekannt. Dabei sind die beiden Kurbeln zu einer Platte vereint, die im unteren, fixen, der beiden Rahmen drehbar befestigt ist. Um bei möglichst niedriger Bauhöhe zu möglichst grossen Hubwegen zu kommen, ist diese Platte mit kleiner Länge zwischen Rahmendrehpunkt und Antriebsschubelement und relativ grosser Länge zwischen Rahmendrehpunkt und Abtriebsschubelement ausgebildet. Dies bringt es aber mit sich, dass die aufzubringenden Kräfte und Drehmomente extrem ungünstig werden und daher eine schwere Ausbildung der gesamten Vorrichtung notwendig machen.
Eine andere Vorrichtung ist aus der DE 672 260 A bekannt, die einen Wagenheber mit folgen- dem Aufbau betrifft : den kurzen, aussen liegenden Seiten zweier miteinander gelenkig mit ihren langen Seiten verbundener Winkelhebel greift eine Spindel an, die den Abstand zwischen den kurzen Seiten verkürzt und so die langen Seiten von etwa horizontaler Lage in etwa vertikale Lage bringt. Um diesen Effekt nahezu zu verdoppel, sind vom Winkel der Winkelhebel Basisarme zur Bodenplatte vorgesehen, die im Zuge des Aufkurbelns etwa spiegelbildlich bezüglich der Spindel zu den langen Seiten der Winkelhebel verlaufen. In einer Ausgestaltung ist zur weiteren Vergrösserung der Hubhöhe vorgesehen, dass die langen Seiten eiander kreuzen und weitere Arme tragen, entsprechend einer Art Scherenmechanismus.
Diese Vorrichtung weist nur eine Schubkurbel, bestehend aus den Basisarmen und mit der Spindel und dem Winkelhbel als Schubelement auf, der restliche Mechanismus ist ein atypischer Scherenmechanismus, da Kräfte auch ausserhalb der Gelenke eingetragen werden und somit die Arme auf Biegung beansprucht werden. Diese Biegebeanspruchung und die ungünstige Kinematik machen es notwendig, dass die Vorrichtung im Vergleich zu den zu hebenden Kräften extrem massiv und schwer gebaut werden muss, was bei einem Notbehelf wie einem Wagenheber angeht, nicht aber in der industriellen Fertigung.
Prinzipielle Anwendungsbeispiele für einen derartigen Antrieb sind beispielsweise das Anhe- ben der Werkstückplattform eines Hubtisches oder das Anheben bzw. das Absenken einer Last- aufnahmevorrichtung an einem verfahrbaren Gehänge od.dgl. mehr. Bei derartigen Anwendungs- gebieten besteht die Notwendigkeit, die beiden zueinander in vertikaler Richtung beweglichen Teile so nahe wie nur irgend möglich aneinander annähern zu können, um die daraus resultierende Grundbauhöhe im Vergleich zur Arbeitshöhe so gering wie möglich zu halten.
Da Hubtische, Lasthaken u.ähnl. bei der industriellen Fertigung, beispielsweise bei der Ferti- gung von LKW-Aufbauten u.dgl., oft Verstellhöhen im Bereich von mehreren Metern aufweisen, ist es verständlich, dass die Gesamthöhe im eingefahrenen Zustand so gering wie möglich gehalten werden muss, um Investitionen beim Bau der Fertigungsstrassen und Hallen gering zu halten. In vielen Fällen sollen auch neue Fertigungsstrassen in bestehende Hallen eingebaut werden, wobei aber grössere Werkstücke, als es bisher möglich war, bearbeitbar sein sollen, so dass aus dem kaufmännisch begründeten Wunsch niedrig bauender Antriebe ein Imparativ wird.
Die Erfindung bezweckt einen Hubantrieb zu schaffen, der die genannten Eigenschaften auf- weist und bei geringer Eigenhöhe im eingefahrenen Zustand eine grosse Arbeitshöhe aufweist. In einer Ausgestaltung soll es die Erfindung erlauben, einen Hubantrieb zu schaffen, der über seinen gesamten Arbeitsbereich eine gleichbleibende Übersetzung und damit bei konstanter Leistung eine konstante Hub- bzw. Senkgeschwindigkeit aufweist, ohne wesentlich höher zu bauen als die erst- genannte Ausführungsform.
Erfindungsgemäss werden diese Ziele dadurch erreicht, dass die Kurbeln als Umlenkplatten ausgebildet sind, an denen zwei Antriebsschubkurbeln und zwei Abtriebsschubkurbeln angreifen, die achssymmetrisch zum gemeinsamen Drehpunkt aller Kurbeln ausgebildet und angeordnet sind.
Auf diese Weise wird es möglich, die Hubhöhe ohne zusätzlichen vertikalen Platzbedarf der Vorrichtung zu verdoppeln, da die einzelnen Bauteile sich bei Verringerung des Abstandes der beiden Rahmen nebeneinander schieben bzw. drehen, während sie sich beim Vergrössern des
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Abstandes hintereinander schieben bzw. drehen.
In einer Ausgestaltung ist vorgeshen, dass der Hubantrieb nur mittels Schwenklager der Ab- triebsschubkurbeln mit den beiden Rahmen od.dgl. verbunden ist und dass der Antrieb von den Antriebsschubkurbeln getragen wird.
Dies ermöglicht nicht nur eine einfache Montage sondern auch eine bestmögliche Lastvertei- lung im Betrieb bei allen Betriebszuständen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, das der auf die Antriebsschubelemente wir- kende Antrieb eine Antriebsspindel, eine hydraulische oder pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit, ein Seilzug od.dgl. ist.
Derartige Antriebe sind besonders flach bauend und daher für den Antrieb des erfindungsge- mässen Hubantriebes bestens geeignet.
Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert : zeigt die Fig. 1 einen erfindungsgemässen Hubantrieb in eingefahrener Lage in Seitenansicht, die Fig. 2 den Hubantrieb der Fig. 1 in Draufsicht, die Fig. 3 den Hubantrieb der Fig. 1 in ausgefahrener Lage in Seitenansicht, die Fig. 4 den Hubantrieb der Fig. 1 in eingebautem Zustand in eingefahrener Lage in Seitenan- sicht, die Fig. 5 den Hubantrieb analog zu Fig. 4 in ausgefahrener Lage und die Fig. 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Hubantriebs in drei Lagen in Seitenansicht.
Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Hubantriebes mit einer moto- risch verdrehbaren Antriebsspindel 1, auf der axial unverschieblich und drehfest ein erstes, festes, Gelenkslager 2 angeordnet ist. Ein weiteres, bewegliches, Gelenkslager 3 ist unverdrehbar, aber axial entlang der Spindel durch deren Drehung verfahrbar, vorgesehen.
An jedem Gelenkslager 2,3 ist verschwenkbar ein Antriebshebel 4 angelenkt, dessen anderes Ende an einer gemeinsamen Umlenkplatte 5 drehbar angeordnet ist. Die Umlenkplatte 5 ist ihrer- seits schwenkbar mit zwei Abtriebshebeln 6 verbunden, deren andere Enden an Schwenklagern 7 an den nicht dargestellten, zueinander vertikal verfahrbaren Tischen, Rahmen, Gestellen od.dgl. befestigt sind.
Die Art und Weise wie diese nicht dargestellten Tische zueinander geführt werden, kann aus einer grossen Anzahl von Möglichkeiten vom Fachmann je nach dem Anwendungsgebiet gewählt werden, es kann sich dabei bevorzugt um einen Scherenmechanismus handeln. Wesentlich ist, dass dieser Mechanismus die Schwenklager 7 entlang einer zur Spindel 1 normal verlaufenden Führungslinie 8 bewegt. Der gesamte Antriebsmechanismus ist ausschliesslich an den beiden Schwenklagern 7 gelagert, über diese wird nicht nur die entlang der Führungslinie verlaufende Hubkraft in die zueinander beweglichen Konstruktionsteile eingeleitet, sondern sie nehmen auch die Reaktionskräfte des Antriebes und des Mechanismus auf.
Aus diesem Grund ist es empfehlenswert eine Vervielfachung der in Fig. 1 dargestellten Ele- mente in fluchtender Anordnung, so wie aus Fig. 2 ersichtlich, vorzusehen.
In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen erfindungsgemässen Antrieb gemäss Fig. 1 dargestellt, woraus ersichtlich wird, dass die Spindel 1, bei der in Fig. 2 mit 10 schematisch ein angeflanschte Motor-Getriebe-Einheit angedeutet ist, mit einer vervielfachten Anzahl von Hebeln zusammenwirkt :
Am festen Gelenkslager 2 ist ebenso wie am verschieblichen Gelenkslager 3, je eine Verteiler- platte 11 vorgesehen. An jeder dieser Verteilerplatten 11 sind vier zueinander fluchtend angeord- nete Antriebshebel 4 angelenkt, die auf insgesamt vier Umlenkplatten 5 wirken. Jeweils zwischen zwei benachbarten Umlenkplatten 5 sind die Abtriebshebel 6 angeordnet, deren Schwenklager 7 in der Ansicht der Fig. 2 zueinander fluchten, so dass nur die in Fig. 1 oberen Schwenklager 7 zu sehen sind.
Die aus Fig. 2 ersichtliche Ausbildung der Schwenklager 7 ermöglicht es ihnen, auch Momente um die Spindelachse 1 und Momente um die Achse 8 und somit die Reaktionsmomente des An- triebes 10 aufzunehmen und in die Grundplatte 9 bzw. die nicht dargestellte Tragplatte einzuleiten, wo sie über die nicht dargestellten Führungen zu inneren Kräften werden.
In Fig. 3 ist der Hubantrieb der Fig. 1 in ausgefahrener Lage dargestellt. Wie aus einem Ver- gleich zwischen Fig. 1 und Fig. 3 leicht ersichtlich, ist es kinematisch möglich, dass die Antriebshe- bel 4 der beiden Gelenkslager 2,3 in einer Ebene liegen und die Abtriebshebel 6 gemeinsam in
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einer anderen, da diese Hebel während der gesamten Hubbewegung nicht in überschneidende Lagen kommen. In Fig. 1 ist auch ein Hilfslager 12 dargestellt, das im Schnittpunkt der Gelenksmit- telpunkte der vier an der Umlenkplatte 5 vorgesehenen Gelenke angeordnet ist und mit dem je- weils zwei der insgesamt vier Umlenkplatten 5 durch Bolzen od.dergl. miteinander verbunden sind.
Bei theoretisch exakter und spielfreier Ausbildung des gesamten Antriebsmechanismus werden über diese Hilfslager 12 keine Kräfte übertragen, doch ist es zum Ausgleich der unvermeidlichen Toleranzen günstig, diese Hilfslager vorzusehen.
Aus den Fig. 4 und 5 ist die eingebaute Lage des erfindungsgemässen Hubantriebes ersichtlich.
Zusätzlich zu den aus der Fig. 1 bis 3 bekannten Elementen des Hubantriebes sind noch die Grundplatte 9, eine dazu kongruent ausgebildete Tragplatte 13 und ein Scherenmechanismus 14 dargestellt. Wie aus einem Vergleich der Fig. 4 und 5 hervorgeht, ist es durch den erfindungsge- mässen Hubantrieb möglich, den dargestellten Hubtisch bis zum direkten Kontakt der beiden Plat- ten 9,13 abzusenken und in der voll angehobenen Höhe, wie in Fig. 5 dargestellt, auf einen mehr als fünf mal so hohen Abstand zwischen den Platten zu kommen.
In Fig. 6 ist der Bewegungsablauf des erfindungsgemässen Hubantriebs deutlich ersichtlich : Von der eingefahrenen Ausgangslage mit nahezu waagrecht liegenden Antriebshebeln 4, Umlenk- platte 5 und stark schräg gestellten Abtriebshebeln 6 über eine Zwischenstellung mit stärker schräg gestellten Hebeln 4,6 und bereits schräg gestellter Umlenkplatte 5 bis zur Endlage oder nahe der Endlage mit nahezu senkrechten Hebeln 4,6 und um 90 gegenüber der Ausgangslage verdrehter Umlenkplatte 5.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann ver- schiedentlich abgewandelt werden. So ist es insbesondere möglich, statt des Spindeltriebes 1,3 einen anderen Mechanismus vorzusehen, beispielsweise eine hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit, oder eine Zahnstange mit kämmendem Zahnrad. Ein Seilzug mit Wickel- vorrichtung kann verwendet werden, wenn die Kräfte immer so auf die beiden Platten 9,13 wirken, dass sie versuchen, diese aneinander anzunähern. In diesem Fall wirkt auf den Mechanismus 1,3 ausschliesslich eine Zugkraft, die eben auch durch eine entsprechende Seilanordnung aufgenom- men werden kann.
Wenn es sich bei dem anzutreibenden Hebezeug beispielsweise um einen hängenden Sche- renmechanismus handelt, an dessen Grundplatte 9 (die auch im folgenden stets so genannt wird) ein Werkstück hängt, dann muss der Antrieb 1,3 in der Lage sein, Druckkräfte aufzunehmen, so dass in diesem Fall kein Seilantrieb verwendet werden kann.
In Anwendungsfällen, in denen aus Sicherheitsgründen verlangt wird, dass auch beim Bruch der Spindel 1 bzw. eines der Gelenkslager 2,3 zumindest ein Halten der Last gewährt ist, ist es vor- teilhaft, zwei Spindeln, gegebenenfalls mit jeweils einem Motor, vorzusehen, die dann neben (in Fig. 2 oberhalb und unterhalb) einem einzigen, aber stärker ausgebildeten Gelenksmechanismus 4,5, 6 anzuordnen sind. Es ist überhaupt möglich, die einzelnen Elemente des Gelenkmechanis- mus 4,5, 6 in untereinander kongruente Bestandteile aufzuspalten und so ein flexibles Baukasten- system zu schaffen, bei dem die Hubkraft einfach durch Vorsehen von mehr oder weniger solcher kongruent liegender Einzelelemente an die gegebenen Verhältnisse angepasst wird.
Durch Auswahl der Längen der Antriebshebel, der Abtriebshebel und der Umlenkplatte, wobei unter der Bezeichnung "Länge" stets die Masse von Gelenksmittelpunkt zu Gelenksmittelpunkt zu verstehen sind, ist es möglich, die Schwankungen in der Linearität der Übersetzung zu beeinflus- sen. Dabei entspricht einem ideal-linearen Verhältnis eine solche Übersetzung, bei der die Bewe- gung der beiden Schwenklager 7 völlig proportional zur Bewegung der Gelenkslager 2,3 zueinan- der ist. Bei einer diesbezüglichen Auslegung, die für den Fachmann auf dem Gebiete der Kinema- tik in Kenntnis der Erfindung leicht nachvollziehbar ist, ist allerdings die Bauhöhe nicht so klein, wie bei dem in Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel schwankt die Übersetzung bezüglich der idealen Linearität um etwa 10 Prozent nach beiden Seiten im Zuge eines Arbeitshubes. Auch diese Gleichförmigkeit ist auf dem Gebiete derartiger Antriebe ganz hervorragend und insbesondere bei niedrig-bauenden Antrieben unerreichbar.
Der erfindungsgemässe Hubantrieb besteht im Kern aus einer Vervielfachung zweier Schubkur- beln: der Antriebsschubkurbel 3,4, 5,12 und 8 und der Abtriebsschubkurbel 12,5, 6 und 7. Die erste Vervielfachung ist die Kopplung über die Spindel 1 {bzw. ein anderes lineares Antriebsele- ment), weitere Vervielfachungen ergeben sich aus der fluchtenden Anordnung kongruenter Ele-
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mente, wie oben beschrieben. Diese Schubkurbeln sind über ihr Kurbelelement - die Umlenkplatte 5 - miteinander drehfest verbunden, das Zentrum des Hilfslagers 12 bzw. der Schnittpunkt der Führungslinie 8 und der Achse der Spindel 1 bilden den gemeinsamen Drehpunkt aller Kurbelele- mente.
Es ist in einer erfindungsgemässen Ausführung auch möglich, das Hilfslager 12 als Festlager an der Grundplatte 9 auszubilden und nur das bewegliche Gelenkslager 3 und den oberen Abtriebs- hebel 6 vorzusehen, wenn dies aus irgendeinem Grund gewünscht wird. Da damit aber Hubhöhe verschenkt wird und die Belastung asymmetrisch wird, ist dies eine nicht bevorzugte Ausführungs- form.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hubantrieb, um den Abstand zweier vertikal zueinander beweglicher Plattformen, Gestelle,
Rahmen od.dgl. zu ändern, mit zumindest zwei, jeweils aus einer Kurbel und einem
Schubelement bestehenden, Schubkurbeln, nämlich zumindest einer Antriebsschubkurbel (4,5) und zumindest einer Abtriebsschubkurbel (5,6), wobei die den Kurbeln abgewand- ten Enden der Schubelemente (2,3;
7) sich zumindest in im wesentlichen normal aufein- ander stehende Richtungen (1,8) bewegen und wobei die Bewegungsrichtung des Ab- triebsschubelementes (7) im wesentlichen der Hubrichtung (8) entspricht und der Antrieb (10) linear auf das Antriebsschubelement (2,3) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kurbeln (5) als Umlenkplatten ausgebildet sind, an denen zwei Antriebsschubkurbeln (4) und zwei Abtriebsschubkurbeln (6) angreifen, die achssymmetrisch zum gemeinsamen
Drehpunkt (12) aller Kurbeln (4,5, 6) ausgebildet und angeordnet sind.