AT508148B1 - Vorrichtung zum unterstützenden halten von gegenständen mit im wesentlichen kreisbogenförmiger kontur - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum unterstützenden Halten von Gegenständen wie insbesondere Behältersegmente, Rohre bzw. Bauteile mit im Wesentlichen kreisbogenförmiger Kontur, bestehend aus miteinander gekoppelten, gelenkig verbundenen, gleichen Hebeln, wobei ein Gelenkpunkt, insbesondere der symmetral mittig angeordnete, auf einer Unterkonstruktion fix angeordnet ist und bei Verstellung eines beliebigen Hebels oder Gelenkpunktes die Gelenkpunkte auf Kreisen, zu liegen kommen.Die Kopplung kann durch Knickhebel (6) erfolgen, wobei die auf dem Kreis (3) liegenden Gelenkpunkte (2) diesen in Kreissektoren mit dem Öffnungswinkel a unterteilen.

Description

österreichisches Patentamt AT 508 148 B1 2010-11-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum unterstützenden Halten von Gegenständen wie insbesondere Behältersegmente, Rohre bzw. Bauteile mit im Wesentlichen kreisbogenförmiger Kontur, bestehend aus miteinander gekoppelten, gelenkig verbundenen, gleichen Hebeln.

[0002] Aus dem Behälterbau ist es bekannt, dass vorgefertigte Behältersegmente, Kessel beziehungsweise Rohre größeren Durchmessers für weitere Arbeitsschritte z.B. Einbringen von Böden, Einbauten etc. auf einer ebenen Fläche auszurichten sind. Dabei geschieht Folgendes: Durch das Eigengewicht des Bauteils verformt sich dieses und ist zur Bearbeitung nicht geeignet. Es muss daher abgestützt und in Form gehalten werden. Dies geschieht entweder durch Unterlegen von Keilen oder Klötzen oder mittels vorgefertigter Schablonen. Nachteil bei der erstgenannten Methode ist, dass das Werkstück nicht ausreichend abgestützt wird und somit keine sichere Lagefixierung besteht. Bei vorgefertigten Schablonen besteht der Nachteil, dass diese nicht oder nur mit großem Aufwand an neue Geometrien angepasst werden können.

[0003] Die Offenlegungsschrift DE 1 627 588 A des Deutschen Patentamtes zeigt eine Vorrichtung zum Rundspannen. Die Behälter oder Rohre, die in dieser Vorrichtung zur Dauer ihrer Bearbeitung gespannt werden, werden durch die Vorrichtung zwar kreisrund abgestützt, aber die verschiedenen Durchmesser dieser Behälter haben denselben Mittelpunkt. Das bedeutet, dass ein großer Behälter mit seinem untersten Punkt in geringer Höhe liegt, während ein kleiner Behälter ohne Hilfseinrichtungen wie etwa einer Leiter kaum zu erreichen ist. Außerdem ist der Verstellbereich dieser Vorrichtung stark eingeschränkt oder die Anzahl der Druckrollen begrenzt, da nicht ausreichend Platz zwischen den Spannscheiben vorhanden ist.

[0004] Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Halbzeuge oder Werkstücke zur Bearbeitung bzw. Weiterverarbeitung gespannt werden. Dies geschieht entweder durch verschiebbare Backen, wobei nachteilig ist, dass das Halbzeug durch wenige Auflagepunkte stark belastet wird, oder durch zentrisch spannende Einrichtungen, deren großer Nachteil darin liegt, dass der Mittelpunkt auf gleicher Position bleibt. Bei unterschiedlichen Abmessungen bedeutet das, dass die Stützvorrichtung oder die Spanneinrichtung angepasst werden muss.

[0005] Das US-Patent mit der Publikations-Nummer US 2006/0137189 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Rundspannen von Rohren für die Dauer des Ablängens. Die Vorrichtung besteht aus einer Gliederkette, die durch eine Feststellzange um das Rohr gespannt wird. Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass sich der unterste Punkt der Rohre immer auf gleicher Höhe befindet. Die Gliederkette gibt aber keine kreisrunde Form vor, sondern passt sich an den zu spannenden Gegenstand an. Außerdem lässt sich dieses System nicht beliebig vergrößern oder verkleinern.

[0006] Vielfach kommen in der Technik runde oder kreisbogenförmige Geometrien und Anordnungen vor, die einer Abstützung bedürfen. Hierfür werden extra an den Gewölberadius angepasste Schalungen gebaut. Der Bau und Abbau ist mit erheblichem Aufwand verbunden. Die Wiederverwendung ist in den seltensten Fällen wirtschaftlich.

[0007] Beim Handhaben und automatisierten Greifen von Werkstücken ist der eingesetzte Greifer meist nur für einen Anwendungsfall konzipiert. Die Spannkraft wird dabei punktuell eingeleitet. Dies hat zur Folge, dass empfindliche Werkstücke beschädigt werden können.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Gegenstände mit unterschiedlicher kreisrunder Kontur abzustützen bzw. eine kreisförmige Form vorzugeben, wobei ein Punkt am Umfang dieser Gegenstände an seiner Position bleibt.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Gelenkpunkt, insbesondere der symmetral mittig angeordnete, auf einer Unterkonstruktion feststehend angeordnet ist und bei Verstellung eines beliebigen Hebels oder Gelenkpunktes die Gelenkpunkte auf einem inneren sowie einem äußeren Kreis zu liegen kommen. 1/7 österreichisches Patentamt AT 508 148 B1 2010-11-15 [0010] Ausführung A: Ausgehend von diesem Gelenkpunkt befinden sich zwei Hebel, die vom Kreis weg gerichtet einen Winkel ß einschließen. Mit dem Ende des ersten Hebels ist ein weiterer Hebel, jedoch zum Kreis gerichtet, gelenkig verbunden. Der Winkel, den diese beiden Hebel einschließen, ist um einen Winkel α kleiner als ß. Da dieser Hebel wieder mit einem Hebel, der vom Kreis weg zeigt, verbunden ist, ergibt sich ein weiterer Gelenkpunkt am Umfang des Kreises. Der eingeschlossene Winkel dieser beiden Hebel entspricht ebenfalls dem Winkel ß. Diese „Zick-Zack-Anordnung" der Hebel kann beliebig fortgesetzt werden. Der Kreis wird durch die Gelenkpunkte am Umfang in Kreissektoren eingeteilt, wobei der Öffnungswinkel dieser Sektoren dem Winkel α entspricht. Ist der Winkel α nun ein Teiler von 360, kann der Mechanismus einen vollen Kreis umschlingen.

[0011] Ausführung B: Der fixe Gelenkpunkt befindet sich am äußeren Kreis. Ausgehend von diesem Gelenkpunkt befinden sich zwei Hebel, die zum Kreis gerichtet einen Winkel (ß-α) einschließen. Der weitere Aufbau entspricht Ausführung A.

[0012] Mit der Änderung des Winkels ß wird gleichzeitig der Durchmesser des umschlossenen Kreises verändert. Um eine Kreisform auch weiterhin zu gewährleisten, müssen alle Winkel ß um denselben Betrag verändert werden. Der Winkel α bleibt konstant. Hierfür müssen die Hebel entsprechend gekoppelt werden. Dies kann auf verschiedene Weise realisiert werden.

[0013] Variante 1: Die Kopplung der Hebel erfolgt durch Riemen oder Ketten. Die Bewegung jedes Hebels wird durch diese Elemente auf den übernächsten übertragen, wobei die Übersetzung gleich eins ist.

[0014] Variante 2: Anstatt der Riemen oder Ketten werden Zahnräder verwendet.

[0015] Variante 3: Die Hebel werden in ihrer Länge verdoppelt, wobei sie mittig einen Knick um den Winkel α beschreiben. Diese Knickhebel werden so verbunden, dass zwischen den Knickhebeln rautenförmige Öffnungen entstehen.

VORTEILHAFTE WIRKUNGEN

[0016] Sowohl die äußeren wie auch die inneren Gelenkpunkte befinden sich am Umfang eines Kreises. Daher kann die Vorrichtung sowohl zum Spannen als auch zum Abstützen genutzt werden.

[0017] Der von den Gelenkpunkten beschriebene Kreis lässt sich beliebig im Durchmesser verstellen und deckt dabei einen weiten Bereich ab, der nur von der Geometrie der Hebel begrenzt ist. Alle Gelenkpunkte befinden sich an einer definierten Position. Auch wenn die Vorrichtung nicht einen vollen Kreis umschließt, ist sie stabil. Von Vorteil ist dabei, dass es keinen Unterschied macht, welcher Hebel oder Gelenkpunkt zur Verstellung bewegt wird.

[0018] Von Vorteil ist auch, dass sich der feststehende Gelenkpunkt immer an derselben Position befindet. Der Mittelpunkt des beschriebenen Kreises ist dadurch variabel. Angrenzende Einrichtungen müssen somit nicht den unterschiedlichen Durchmessern angepasst werden. Insbesondere für den Behälterbau bedeutet dieses Verhalten den Vorteil, dass sich der unterste Punkt des Behälters stets auf gleicher Höhe befindet. Es kann somit immer auf einer angenehmen Höhe gearbeitet werden.

[0019] Vorteilhaft wurde auch befunden, dass es möglich ist, die Spannkraft auf den Gegenstand durch viele am Umfang verteilte Auflagepunkte gleichmäßig einzuleiten. Dabei kann die Geometrie der Auflager beliebig gestaltet werden. Es können zum Beispiel Rollen oder Spannbacken an den Gelenkpunkten befestigt werden.

[0020] Um dem Mechanismus mehr Stabilität zu geben, können jeweils zwei Hebel, in gewissem Abstand in Achsrichtung der Gelenke miteinander verbunden, angebracht sein.

[0021] Weiters vorteilhaft erwies sich, dass sich die Vorrichtung aus wenig verschiedenen, geometrisch einfachen Teilen zusammensetzt. Die Hebel können zum Beispiel auf einer Laserschneidanlage kostengünstig aus Blechtafeln gefertigt werden. Die Verbindungsbolzen an den Gelenkpunkten können mit geringem Aufwand auf Drehautomaten gefertigt werden. 2/7 österreichisches Patentamt AT 508 148 B1 2010-11-15 [0022] Die Erfindung kann in vielen Bereichen genutzt werden: [0023] - Zum Spannen von runden oder vieleckigen Werkstücken [0024] - Zum Halten von dünnwandigen Behältern, Schalen o. Ä.

[0025] - Zur Abstützung von Gegenständen oder Anordnungen mit kreisförmiger Innenkontur wie zum Beispiel Gewölbe [0026] - Zum Greifen und Erfassen von Werkstücken Und vieles mehr

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0027] Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung [0028] Fig. 2 zeigt die Ausführung der Vorrichtung mit Knickhebeln.

[0029] Fig. 3 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 2 mit Verstellung durch Spindelhubgetriebe in Grund-, Auf- und Seitenriss.

[0030] Wie in Fig. 1 ersichtlich, schließen die Hebel (1) abwechselnd die Winkel ß und (ß-α) ein. Die Hebel (1) sind jeweils an den Enden mit den folgenden gelenkig verbunden. Die sich dadurch ergebenden Gelenkpunkte (2) befinden sich auf einem inneren (3) und äußeren (4) Kreis. Diese Kreise (3,4) werden jeweils durch zwei auf einem Kreis nebeneinander liegende Gelenkpunkte (2) in Kreissektoren mit dem Öffnungswinkel α untergeteilt. Der feststehende Gelenkpunkt (A) ist auf einer Unterkonstruktion (5) angeordnet. An dieser Unterkonstruktion (5) kann eine Einrichtung zur Durchmesserverstellung angebracht sein.

[0031] Wie in Fig. 2 veranschaulicht, sind die Knickhebel (6) so angeordnet, dass der von den Schenkeln eingeschlossene Winkel, nämlich (180°-a), zum Mittelpunkt des Kreises (3) gerichtet ist. Werden die Knickhebel (6) nicht zu einem vollen Kreis verbunden, empfiehlt es sich jeweils am Ende der Scherenkonstruktion einen Semihebel (7) anzuordnen.

[0032] Fig. 3: Die feste Achse (8) ist mit den Führungsstehern (9) fest verbunden. Die feste Achse (8) sowie die Befestigungsplatte (10) definieren den Abstand zwischen den Führungsstehern (9). Dies ist wichtig, um die Leichtgängigkeit der Führungssteine (11) zu gewährleisten. An den Führungssteinen (11) sind die Spindelmuttern (12) und die Steilachse (13) befestigt. Durch zwei Spindelhubgetriebe (14), die durch eine Verbindungswelle (15) gekoppelt sind, wird die Stellachse (13) bewegt und damit die Durchmesserverstellung eingeleitet. An der festen Achse (8) und der Stellachse (13) sind Knickhebel (6) angeordnet. Um der Vorrichtung mehr Stabilität zu geben, sind jeweils zwei Knickhebel (6) mit gewissem Abstand in Achsrichtung durch Gelenkachsen (16) miteinander verbunden. An den Gelenkachsen (16), die den Behälter stützen sind Rollen (17) angeordnet. Die Rollen (17) werden durch Abstandsbuchsen (18) auf Distanz gehalten. Für die Beweglichkeit der Scherenkonstruktion ist das Einstellen des Spiels zwischen den Knickhebeln (6) wichtig. Dies geschieht durch Muttern (19), die gekontert werden. Dabei empfiehlt sich die Verwendung von Beilagscheiben (20). Durch die Rollen (17) lässt sich der aufgenommene Behälter um seine Achse drehen. Sinnvollerweise soll der Behälter in der gewünschten Lage fixiert werden können, insbesondere für das Arbeiten im Behälter. Dazu müssen eine bestimmte Anzahl an Rollen (17) gebremst sein. Um die Haftung zwischen Rolle und Behälter zu gewährleisten, können gummierte Rollen (21) eingesetzt werden.

[0033] Um längere Behälter aufzunehmen, ist es sinnvoll, zwei Vorrichtungen auf einem Grundrahmen anzuordnen. Es ist dabei von Vorteil, wenn diese Mechanismen zueinander beweglich ausgeführt sind. Um den Bedienaufwand zu verringern, empfiehlt es sich, die Versteileinrich-tungen beider Mechanismen miteinander zu koppeln. Zur Aufnahme von konischen Behältern muss jedoch jede Vorrichtung separat verstellbar sein.

[0034] Besonders im Behälterbau ist auch ein Antrieb einer oder mehrerer Rollen von Vorteil, um zum Beispiel eine umlaufende Schweißnaht anzubringen. 3/7

Claims (6)

1. österreichisches Patentamt AT 508 148 B1 2010-11-15 Patentansprüche 1. Vorrichtung zum unterstützenden Halten von Gegenständen wie insbesondere Behältersegmente, Rohre bzw. Bauteile mit im Wesentlichen kreisbogenförmiger Kontur, bestehend aus miteinander gekoppelten, gelenkig verbundenen, gleichen Hebeln (1) gekennzeichnet dadurch, dass ein Gelenkpunkt (A), insbesondere der symmetral mittig angeordnete, auf einer Unterkonstruktion (5) fix angeordnet ist und bei Verstellung eines beliebigen Hebels (1) oder Gelenkpunktes (2) die Gelenkpunkte (2) auf einem inneren (3) sowie einem äußeren (4) Kreis zu liegen kommen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1) gekennzeichnet dadurch, dass zur Bewegungsübertragung Riemen oder Ketten eingesetzt werden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1) gekennzeichnet dadurch, dass zur Bewegungsübertragung Zahnräder eingesetzt werden.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1) gekennzeichnet dadurch, dass Knickhebel (6) rautenförmig miteinander gelenkig verbunden sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass die Hebel (1) bzw. Knickhebel (6) mit gewissem Abstand in Achsrichtung nebeneinander, durch entsprechende Elemente verbunden, angebracht sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass an den Gelenkpunkten (2) Elemente wie insbesondere Rollen, Spannbacken und dergleichen angeordnet sind. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7