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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein möglichst einfach aufgebautes
Gerät zum
Handhaben von Gegenständen
mittels Hilfskraft zu schaffen.
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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.
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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.
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Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Gerätes zum Handhaben von Gegenständen mittels
Hilfskraft.
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2 zeigt
eine Einzelheit "A" in 1.
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3 zeigt
weiter vergrößert einen
Ausschnitt von 2.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.