AT500160A1 - Biegbare schubvorrichtung - Google Patents

Description

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Biegbare Schubvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine längliche, nur in einer Richtung biegbare, aus miteinander gelenkig verbundenen Einzelsegmenten aufgebaute Schubvorrichtung.

Derartige Schub Vorrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Die älteste Form ist die sogenannte Schubkette, eine Art Gall’scher Kette mit Seitenwangen und verbindenden Bolzen, ähnlich einer Fahrradkette, die daher nur innerhalb einer Ebene biegbar ist, bei der darüber hinaus die Stirnseiten der Seitenwangen so ausgebildet sind, daß die Kette nur in einer Richtung gebogen werden kann, während sie in der anderen Richtung nur bis zur gestreckten Lage biegbar ist. Der Vorschub in Richtung des gestreckten Trums erfolgt durch Kettenräder, die auf die Bolzen der einzelnen Glieder wirken und daher eine vielfache Kraftumleitung notwendig machen. Dies führt zu relativ schlechtem dynamischen, aber auch schlechtem statischen Stabilitätsverhalten und zu starker Abnutzung.

Eine Verbesserung dieser Situation ist von einer Schubvorrichtung aus der EP 1 006 074 A bekannt. Dabei werden im gestreckten und somit zumeist belasteten Trum die Kräfte direkt von den Seitenwangen eines Kettengliedes auf die Seitenwangen des darunter liegenden Kettengliedes übertragen, so daß nur im Bereich der Krafteinleitung eine merkliche Kraftumlenkung erfolgt. Es ist aber auch bei dieser Vorrichtung notwendig, ein Kettenrad als Antrieb zu verwenden, wodurch wiederum keine gleichmäßige Krafteinleitung über die Zeit bzw. keine gleichförmige Bewegung der Schubvorrichtung erzielt wird und es ist weiters notwendig, die Bolzen, die die Gelenkigkeit der Kette sichern und an denen das Kettenrad angreift, ebenso wie ihre Lagerung in den Seitenwangen äußerst massiv zu dimensionieren, da ja die Kräfte über diese Bauteile eingeleitet werden.

Aus der DE 100 06 165 ist eine Schubvorrichtung bekannt, bei der die einzelnen Elemente geschlossene Körper darstellen, die über Fortsätze und Ausnehmungen mittels Gelenkstiften gelenkig miteinander verbunden sind und wobei eine der Seiten der Elementkörper eine Verzahnung aufweist, die mit einem Zahnrad kämmt und so die Kräfte direkt in die Elemente überträgt. Die Gelenksstifte dienen nur mehr dem Zusammenhalt zwischen den einzelnen benachbarten Elementen, werden aber zur Kraftübertragung nicht mehr herangezo- -2- • · • ♦ · · · gen. Dies, gemeinsam mit der Verzahnung, fuhrt dazu, daß die Schubvorrichtung wesentlich an Stabilität gewinnt und daß durch die Verwendung eines Zahnrades an Stelle eines Kettenrades die Krafteinleitung wesentlich gleichmäßiger wird und auch eine gleichförmige Geschwindigkeit erzielt wird.

Ausgestaltungen dieser Ausbildung sind beispielsweise aus der DE 101 03 490 A bekannt, bei der die unterschiedlichsten Weiterbildungen, wie: Verriegelung benachbarter Elemente miteinander, Ausbildung des belasteten Trums abweichend von der geraden Linie, Verbindung benachbarter Elemente über sphärische Verbindungen, Verwendung zueinander symmetrisch angeordneter Schubvorrichtungen zur Stabilisierung in allen Richtungen u.dgl. mehr, geoffenbart sind.

Alle diese Vorrichtungen, auch in Kombination mit den von eher den Schubketten zugehörenden, schneckengetriebenen Schubvorrichtungen, weisen aber immer noch Besonderheiten auf, durch die ihre Anwendung beschränkt wird. Diese Besonderheiten liegen einerseits in den nach wie vor relativ hoch bauenden Antrieben, die ein tiefes Absenken der getragenen Gegenstände (Plattformen, Lastbühnen, Transportbühnen, etc.) nicht zulassen; weiters in den komplex aufgebauten Elementen, aus denen die Schubvorrichtung besteht, wodurch nach wie vor die Kosten für die Herstellung erheblich sind, und letztlich auch in Fragen der Sicherheit, da bei Ausfall des Antriebes die Gefahr besteht, daß das unter Druck stehende Trum absinkt bzw. durch den Druck zum Antrieb hin und durch diesen durch in den Vorratsbereich der Schubvorrichtung geschoben wird, wodurch die gehobene Last abfällt.

Die Erfindung bezweckt eine Schubvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die genannten Probleme nicht aufweist und die insbesondere mit einem extrem niedrig bauenden Antrieb große Kräfte aufbringt und zu dem eigensicher ist, d.h. bei Ausfall des Antriebs in der zu diesem Zeitpunkt gegebenen Lage verbleibt.

Erfmdungsgemäß werden diese Ziele dadurch erreicht, daß die Elemente im wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet sind und an ihrer Außenseite ein Gewinde tragen, das mit einer die Elemente umschließenden, drehbaren Mutter, die ein Gegengewinde trägt, zusammenwirkt. • · · · · ι · · t · · · · ····· • · · ····· • · ··«· · · · · ·· « -3-

Auf diese Weise erreicht man eine Art Drehspindelantrieb, der, wenn es gewünscht wird, kaum höher baut als es der Höhe der Mutter und ihrer Lagerung entspricht; der bei Ausfall des Antriebes zufolge des Wirkungsgrades des Gewindes im Stillstand verharrt und zufolge der Art der Krafteinleitung in die einzelnen Elemente extrem große Kräfte übertragen kann. Dazu können die einzelnen Segmente einfach durch Drehen hergestellt werden, nur das Gewinde erfordert u.U. ein Überschleifen, und können durch die einstückige Ausbildung der tragenden Bereiche extrem große Kräfte/Drücke übertragen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Fig. 1 einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich das Lastende und den

Umlenkbereich, ohne den Antrieb und die Umlenkvorrichtung, die Fig. 2 ist eine vergrößerte Detailansicht des Lastendes, die Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1, die Fig. 4 das lose Ende der Schubvorrichtung, die Fig. 5 bis 7 ein einzelnes Schubsegment in drei Darstellungen und die Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der gesamten Vorrichtung mit Antrieb, aber ohne

Schubvorrichtung.

In Fig. 1 ist die erfmdungsgemäße Schubvorrichtung 1 im Schnitt dargestellt. Die Schub-vbe -

Vorrichtung 1,steht im wesentlichen aus untereinander gleichen Schubsegmenten 2, die, wenn ihre Achsen fluchten, einer Gewindestange mit Seele gleichen und an der Außenseite mit einem durchlaufenden Gewinde 3, bevorzugt mehrgängig ausgebildet, versehen sind. In der Seele 4 läuft ein Seil 5, das durch eine Spannvorrichtung 6 (Fig. 4) gespannt gehalten wird, vom Lastende bis zum freien Ende der Schubvorrichtung durch. Die einzelnen Segmente 2 sind gegeneinander um in ihre Stirnflächen eingelegte Drehbolzen 7 ver-schwenkbar, die in passend ausgebildete Nuten 8 der Segmente 2 eingelegt sind.

Die Fig. 2 zeigt das Lastende der Vorrichtung im vergrößerten Maßstab, man erkennt das Ende und die Verankerung des durchlaufenden Seiles 5 und im Zusammenhalt mit der Fig. 3 die kardanische Aufbringung der Last. Diese Art der Lastübertragung stellt sicher, dass kein Moment (außer u.U. dem Reaktionsmoment auf das Torsionsmoment zufolge des Antriebes, wie weiter unten erläutert) in die Schubvorrichtung eingeleitet wird, wodurch • · ·ΜΙ • · * ♦ • · Μ·· • · · • · * * -4- die Stabilität der Vorrichtung auch bei großer Hubhöhe verbessert wird. Es ist selbstverständlich möglich, eine andere Art der Lastaufbringung zu verwenden.

Fig. 4 zeigt, wie kurz erwähnt, das freie Ende der Schubvorrichtung 1, hier ist das durchlaufende Seil 5 durch eine Endscheibe 10, die sich am letzten Schubsegment der Vorrichtung abstützt, durchgeführt und wird im Abstand von der Endscheibe 10 in einer Haltescheibe 11, die mehrteilig ausgebildet ist, fixiert. Zwischen der Haltescheibe 11 und der Endscheibe 10 ist eine Druckfeder 12 angeordnet, die das durchlaufende Seil auf Zug hält und so die einzelnen Schubsegmente 2, damit die gesamte Schubvorrichtung 1, auf Druck hält. Durch dieses ständige auf Druck halten der einzelnen Schubsegmente 2 in axialer Richtung ist es möglich, den Schwenkmechanismus, so wie erwähnt, durch einfache Bolzen 7, die in Nuten 8 mit Kreisbogenquerschnitt eingelegt sind, zu verwirklichen.

Bei der Wahl der Durchmesser bzw. Toleranzen ist nur darauf zu achten, daß in gestreckter Lage, sei es nun im unbelasteten Bereich, auch Vorratsbereich genannt, aber ganz besonders im Lastbereich, keine Druckkräfte über die Bolzen 7 übertragen werden. Die Druckkräfte, egal ob sie nun von der Vorspannung des durchlaufenden Seiles 5 herrühren oder von der Last, sind ausschließlich über die Stützflächen zwischen zwei jeweils benachbarten Schubsegmente zu übertragen.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen ein solches erfindungsgemäßes Schubsegment in Front- bzw. Seitenansicht und in perspektivischer Darstellung. Die Stirnflächen 13, 14 jedes Schubsegmentes 2 sind im Kontaktbereich korrespondierend zueinander ausgebildet, wobei, so wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, bevorzugt wird, daß die Stirnfläche 13 eine ringförmige Erhebung 15 aufweist, der eine ringförmige Vertiefung auf der gegenüberliegenden Stirnfläche 14 entspricht. Durch diese Erhebung, die der Größe, Form und Lage nach mit der Vertiefung korrespondiert, wird eine sichere Zentrierung und Führung zwischen zwei benachbarten Segmenten nach der Biegebewegung im Lastbereich erzielt. Ebenso wird im gestreckten, belasteten Zustand eine genau fluchtende Lage der einzelnen Schubsegmente 2 untereinander sichergestellt, wodurch die erreichbare bzw. verwendbare Höhe (Länge) der Schubvorrichtung gesteigert wird. ·· · · · ··· • · · · · ····· • · · ····· ·· ··*♦ ·♦· ♦ «♦ · -5-

Insbesondere aus der Seitenansicht der Fig. 5 erkennt man die Abschrägung 16 auf der Seite der Nut 8, durch die die Biegebewegung zwischen den einzelnen Segmenten ermöglicht wird. Die Abschrägung kann selbstverständlich anders ausgestaltet sein, beispielsweise eine gekrümmte Querschnittsform auf weisen.

Weiters sind insbesondere in der Frontansicht, aber auch in der Schrägansicht zwei einander diametral gegenüberliegende Längsnuten 17 zu erkennen, die der Führung der einzelnen Schubsegmente 2 in Umfangsrichtung dienen. In diese Längsnuten 17 greifen bevorzugt im Lasttrum im Bereich des Antriebes Rollen, Kugeln oder andere Wälzkörper ein und führen so das Reaktionsmoment der Antriebsmutter ab. In einer Variante ist es auch möglich, das Reaktionsmoment über das Lastende und die Führung der Last abzuleiten, wie oben kurz erwähnt. Im unbelasteten Trum, im Vorratsbereich, können diese Längsnuten 17 dazu verwendet werden, die einzelnen Schubsegmente 2 zu fuhren und zu halten.

Schließlich ist der Fig. 7, der perspektivischen Ansicht, noch eine Reihe von Vertiefungen 18 in der Stirnfläche 13 zu entnehmen. Derartige Vertiefungen 18 sind auch auf der gegenüberliegenden Stirnfläche 14 vorgesehen. Mit diesen Vertiefungen 18 hat es die folgende Bewandtnis: Im Zuge der Herstellung der einzelnen Schubsegmente 2 werden diese mit gegebener Genauigkeit hergestellt, insbesondere wird mit einer für die Herstellung kostengünstigen Genauigkeit das Trapezgewinde vorgedreht. Es werden sodann Kugeln, bevorzugt aus Hartmetall, in die Vertiefungen eingeklebt, die einzelnen Segmente werden dann mit der für die Benutzung notwendigen Geauigkeit fluchtend angeordnet, beispielsweise auf einer entsprechenden Welle aufgereiht, und mit großer Überlast so verpreßt, daß sich die Kugeln in ihr Bett einpressen.

Diese Kugeln übertragen das Reaktionsmoment von Segment zu Segment, was auch bei dessen Ableitung im Antriebsbereich notwendig ist, wenn ein Segment gerade den Eingriffsbereich mit der Antriebsmutter verläßt und somit nicht mehr unter deren Wirkung steht. Darüber hinaus übertragen die Kugeln alle durch Toleranzen, Abnutzung oder rauhen Betrieb entstehenden Querkräfte bis zum Lastende.

Bei der Herstellung der Schubvorrichtung wird sodann das Trapezgewinde der Segmente, ohne daß deren Reihenfolge, axiale Orientierung oder Umfangslage verändert wird, bevor- Φ · · · · · • ♦ Φ · • · · φ φ φ φ # · φ φ - 6 - zugt in einem Zug, geschliffen und (spätestens dann) mit dem durchlaufenden Zugseil 5 und den entsprechenden Endstücken endmontiert. Auf diese Weise erhält man mit relativ geringen Kosten ein hochgenaues Trapezgewinde über die gesamte Länge der Schubvorrichtung, ungeachtet ihres geteilten Aufbaues. 8

Die Fig. $ schließlich zeigt eine Antriebsvorrichtung 20 für eine erfmdungsgemäße Schubvorrichtung, im wesentlichen bestehend aus einem Antriebsteil 21, einem Umlenkteil 22 und einem Vorratsteil 23.

Der Antriebsteil 21 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Antriebs-Getriebe-Einheit 24, einem Zahnriemen 25 und einem mit der nicht sichtbaren Antriebsmutter drehfest verbundenen Zahnrad 26, das vom Zahnriemen 25 angetrieben wird. Die Figur stellt eine Versuchsanordnung dar, bei der aus Gründen der Zugänglichkeit die Motor-Getriebe-Einheit nicht am vorderen Teil der Montageplatte und nach unten gerichtet, angeordnet wurde, um niedriger zu bauen. Die Verbindung zwischen der eigentlichen Antriebsmutter (nicht dargestellt) und dem Antrieb 21 erfolgt bevorzugt über eine kardanische Aufhängung ähnlich der am Lastende der Schubvorrichtung, um Toleranzen, Abnutzungen, etc. ausgleichen zu können, ohne dass es zur Einleitung von Momenten oder Querkräften in den Lastbereich der Schubvorrichtung kommt.

Der Vorratsteil 23 besteht im wesentlichen aus zwei schneidenartigen, in einer gemeinsamen vertikalen Ebne angeordneten Führungen 27, die mit den Längsnuten 17 (Fig. 5 bis 7) der einzelnen Schubsegmente 2 Zusammenwirken. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit sind diese Führungen 27 auf einem Träger 28 angeordnet.

Der Umlenkteil 22 besteht im wesentlichen aus einer gekrümmten Fortsetzung der beiden Führungen 27, wobei deren lichte Breite in diesem Bereich vergrößert ist, um die Sehnenstellung der einzelnen Schubsegmente 2 zu berücksichtigen.

Im dargestellten Beispiel wird ein mehrgängiges Trapezgewinde verwendet, dies ist insbesondere für die Übertragung hoher Kräfte vorteilhaft, selbstverständlich ist es möglich, eine andere Gewindeform zu verwenden. Das gleiche gilt für den Antrieb, statt eines Riemens ist ein Zahngetriebe oder ein Schneckenantrieb denkbar, letzterer insbesondere dann, • · · · ♦ *#· • · * ♦ * * · · ·« • · ♦ » · f · · # · · · ♦ · ♦ ♦ · · ·· » -7- wenn durch die Verwendung eines Schneckenantriebs auf jedes weitere Getriebe verzichtet werden kann, es stellt der dargestellte Antrieb nur eine von vielen möglichen Ausfiihrungs-formilar. 5 Im Vorratsbreich 23 können die Schubsegmente 2 entweder durch normale Gleitreibung entlang der Führungen 27 verfahren werden, aber es ist selbstverständlich auch möglich, auf diesen Führungen Wälzkörper anzubringen, um die Reibung herabzusetzen.

Die verwendeten Materialien sind vom Fachmann auf dem Gebiet des Maschinenbaues 10 und insbesondere der Lasthebemaschinen und der Getriebetechnik in Kenntnis der Erfindung und des jeweiligen Anwendungsfalles leicht zu bestimmen, die einzelnen Schubsegmente können aus üblichem Werkzeugstahl oder Baustahl hergestellt werden, der Zahnbereich kann unter Umständen gehärtet werden, die Kugeln sollten aus einem Material bestehen, das deutlich härter ist als die Stimbereiche 13, 14 der Schubsegmente 2, in die sie 15 verpreßt werden.

Statt der Spannvorrichtung 6 kann das Zugseil 5 elastisch ausgebildet und unter Vorspannung montiert sein; statt der einfachen Knickgelenke bestehend aus Wälzkörpem 7 und Nuten 8 können richtiggehende Gelenke vorgesehen sein, wobei dann unter Umständen 20 das Zugseil 5 entfallen kann; es ist denkbar, das jeweils endständige (oder auch mehrere) Einzelsegment(e) ohne Längsnut 17 auszubilden, wenn dies wegen der Hubhöhe nicht notwendig ist.

Unter „Last“, „Lasttrum“ etc. ist nicht nur eine vertikal verlaufende Anordnung zu verste-25 hen, die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch schräg oder horizontal eingesetzt werden, wenn nur die Last in Richtung des Lasttrums verläuft.

In einr Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Hohlraum der Einzelsegmente 2 eine Einschnürung aufweist, um das Seil 5 im Lastabschnitt mittig zu führen und so die aufge-30 prägten Momente bzw. Querkräfte weiter zu minimieren.

Claims (9)

1. • · · · ·' ·*·« P42436 * · ♦ ♦ · ····· «·· ♦ · * · * t · ···· ··· · ·· « -8- Patentansprüche: 1. Schubvorrichtung, die aus miteinander gelenkig verbundenen Einzelsegmenten (2) aufgebaut und nur in einer Richtung biegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsegmente (2) aus Zylindern bestehen, auf ihrer äußeren Mantelfläche ein über die Einzelsegmente (2) durchgehendes Gewinde (3) aufweisen.
2. 2. Schubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsegmente aus Hohlzylindem bestehen und dass in ihrem Inneren ein Zugseil (5) vom Lastende zum freien Ende der Schubvorrichtung durchläuft und durch eine Spannvorrichtung (6) auf Zug gehalten wird.
3. 3. Schubvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke zwischen benachbarten Einzelsegmenten (2) aus Nuten (8) mit kreisbogenförmigem Querschnitt und darin eingelegten Wälzkörpem, bevorzugt Drehbolzen (7) mit Kreisquerschnitt, bestehen.
4. 4. Schubvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Stirnflächen (13, 14) der Einzelsegmente (2) einander entgegenstehende, kugelkalottenförmige Vertiefungen (18) eingearbeitet sind, und dass in jeweils eine der Vertiefungen (19) eine Kugel fixiert, bevorzugt eingepreßt, ist.
5. 5. Schub Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die äußere Mantelfläche von Einzelsegmenten (2) zumindest zwei Nuten (17) eingearbeitet sind, die entlang Erzeugender der zylindrischen Mantelfläche verlaufen.
6. 6. Schub Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (3) ein, bevorzugt mehrgängiges, Trapezgewinde ist.
7. 7. Schub Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmutter mit dem Antrieb (21) über eine kardanische Aufhängung verbunden ist.
8. 8. Schubvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastende der Schubvorrichtung mit der Last über eine kardanische Aufhängung (9) verbunden ist.
9. 9. Schubvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum der Einzelsegmente (2) eine Einschnürung aufweist, um das Seil im Lastabschnitt mittig zu fuhren.