DE10162178A1

DE10162178A1 - Hebevorrichtung zum Bewegen von Lasten

Info

Publication number: DE10162178A1
Application number: DE2001162178
Authority: DE
Inventors: Valentin Emmerich; Martin Koch; Frank Reuber
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-07-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hebevorrichtung zum Bewegen von Lasten mit einer drehbaren Hubspindel (14), in deren zylindrischem Oberflächenbereich wenigstens eine wendelförmige Ausnehmung (40) eingeformt ist. In diese greift wenigstens ein Zapfen (34) ein, der zum Heben einer Last mit jeweils einem Arbeitsschlitten (30, 88, 90, 92) verbunden ist, wobei dieser in einer Führungsvorrichtung (28) geführt ist, die nur eine Bewegung des jeweiligen Arbeitsschlittens (30, 88, 90, 92) zuläßt. Die Bewegung des wenigstens einen Arbeitsschlittens erfolgt im wesentlichen parallel zur Drehachse (12) der Hubspindel (14). Die Hubspindel (14) hat einen Antrieb (44). Außerdem weist diese im Verlauf der wenigstens einen wendelförmigen Ausnehmung (40) unterschiedliche Steigungen auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hebevorrichtung zum Bewegen von Lasten, mit einer drehbaren Hubspindel, in deren zylindrischem Oberflächenbereich wenigstens eine wendelförmige Ausnehmung eingeformt ist, mit wenigstens einem Zapfen, der in die wenigstens eine wendelförmige Ausnehmung eingreift und zum Heben einer Last mit einem Arbeitsschlitten verbunden ist, der in einer Führungsvorrichtung geführt ist, die nur eine vertikale Bewegung des Arbeitsschlittens zuläßt, sowie mit einem Antrieb für die Hubspindel.
Derartige, allgemein bekannte Hebevorrichtungen werden häufig in der Massenproduktion für Arbeiten eingesetzt, die eine sich wiederholende Hub- oder Verschiebebewegung erfordern, wie beispielsweise in dem Fall, wenn bestimmte Bauteile von einer ersten Ebene auf eine Montageebene anzuheben sind. Dabei können die Bauteile ein Gewicht von mehreren Tonnen haben.
Die bekannten Hebevorrichtungen besitzen eine Hubspindel, die ein Gewinde aufweist. Im Gewindegang ist ein Bolzen geführt, der mittels einer Führung linear, meist vertikal, verschoben wird, wenn sich die Hubspindel dreht. Die vertikale Verschiebung ist dabei proportional zur Anzahl der Umdrehungen der Hubspindel. Zur Abfrage bestimmter Positionen entlang des Verschiebeweges des Bolzens, sind Schalter beziehungsweise Endschalter vorgesehen, die vergleichsweise exakt ansprechen müssen, um entsprechend genaue Signale liefern zu können, die es ermöglichen, zum Beispiel eine an dem Bolzen befestigte Montageplatte immer wieder zu einer bestimmten Stelle zu bewegen. Hierdurch wird beispielsweise ein auf der Montageplatte liegendes Werkstück in eine bestimmte Montageebene gebracht. Insbesondere bei vergleichsweise schweren Lasten müssen oft Maßnahmen getroffen werden, um eine sanfte Beschleunigung beziehungsweise Verzögerung der Last zu ermöglichen, was häufig durch zusätzliche Dämpfungs- oder Anschlagsysteme erreicht wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Hebevorrichtung zu schaffen, welche den Positionierungsvorgang verbessert beziehungsweise erleichtert.
Diese Aufgabe wird mit einer Hebevorrichtung zur Positionierung von Arbeitsschlitten mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Demgemäß ist eine erfindungsgemäße Hebevorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine wendelförmige Ausnehmung der Hubspindel in ihrem Verlauf unterschiedliche Steigungen aufweist. Durch die Variation der Steigungen einer Nutbahn wird der Positionierungsvorgang vereinfacht. Soll beispielsweise eine bestimmte Position einer Last erreicht werden, wird die Steigung der Nutbahn an der Stelle, die der bestimmten Position entspricht, verkleinert im Vergleich zu dem Bereich der Nutbahn, in dem eine schnellere Bewegung der Last gewünscht ist. Auf diese Weise verkleinert sich die Positionierbewegung des Arbeitsschlittens, bezogen auf die Drehbewegung der Hubspindel. Der Positioniervorgang ist vereinfacht.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Hebevorrichtung wird durch zwei oder drei Nuten erreicht, die in axialer Richtung nacheinander auf der Hubspindel angeordnet sind. Dem entsprechend kann jede der Nuten einen eigenen Arbeitsschlitten beziehungsweise eine eigene Last bewegen, deren Bewegungsablauf jeweils individuell anpaßbar ist. Gegebenenfalls ist die Länge der Hubspindel auf den Platzbedarf der Nuten beziehungsweise der Arbeitsschlitten anzupassen. Mit dieser Ausgestaltung können eine entsprechende Anzahl von Lasten weitgehend unabhängig voneinander bewegt werden.
Die erfindungsgemäße Hebevorrichtung kann auch vorteilhaft ausgestaltet werden, indem zwei oder drei separate Nuten in die Hubspindel eingeformt sind, deren Nutbahnen in Umfangsrichtung wenigstens teilweise überlappen. Hierbei wird der Arbeitsbereich beziehungsweise Hubbereich für die einzelnen Lasten vorteilhaft erweitert.
Alternativ zu der oben vorgeschlagenen Ausgestaltung kann es auch vorteilhaft sein, daß bei einer erfindungsgemäßen Hebevorrichtung mehr als ein Zapfen in jeder Nut geführt ist. Dies führt ebenfalls zu einer Vergrößerung der möglichen Hubbewegung des einzelnen Arbeitsschlittens und damit der Lasten.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die wenigstens eine Nutbahn wenigstens abschnittsweise keine Steigung hat. Ein dort befindlicher Zapfen bewirkt trotz Drehbewegung keine Positionsänderung des betreffenden Arbeitsschlittens. Die Anforderung an die Genauigkeit der Steuerung für die Drehbewegung der Hubspindel sinkt vorteilhaft.
Zur Vereinfachung der Anpassung der Hebevorrichtung an die zu hebende Last ist erfindungsgemäß eine Haltevorrichtung an dem Arbeitsschlitten vorgesehen, die zur Aufnahme der zu bewegenden Last dient. Damit wird erreicht, daß nur die Haltevorrichtung an die verschiedenen Lasten anzupassen ist, wobei eine Anpassung des Arbeitsschlittens günstigerweise vermieden wird.
Als vorteilhafter Antrieb für die Hubspindel ist ein Drehstrommotor vorgesehen, der als standardisiertes Bauelement auf einfache Weise mit verschiedenen Steuerungseinrichtungen und -systemen ansteuerbar ist.
Eine Positionsabfrageeinrichtung zur Feststellung der Position des wenigstens einen Zapfens beziehungsweise des wenigstens einen Arbeitsschlittens wird erfindungsgemäß dann vorteilhafterweise vorgesehen, wenn eine besonders genaue Positionierung beispielsweise des Arbeitsschlittens notwendig ist.
Zusätzlich kann die Position des Arbeitsschlittens oder des Zapfens mittels einer Anzeigevorrichtung vorgesehen sein, wobei je nach Anforderung eine lokale Anzeige oder/und eine Fernanzeige vorteilhafter ist. Mit der generellen technischen Entwicklung zu einem höheren Automatisierungsgrad, ist insbesondere die Fernanzeige für solche Anforderungen vorzusehen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hebevorrichtung sieht ein Untersetzungsgetriebe vor, das die Drehzahl des Antriebes auf höchstens eine Umdrehung der Hubspindel untersetzt. Durch die Untersetzung ist die Positionierbarkeit der Hubspindel auf eine bestimmte Drehstellung verbessert. Je nach Wahl des Untersetzungsverhältnisses des Untersetzungsgetriebes kann die Genauigkeit eines einzustellendes Winkels bei der Hubspindeldrehung wunschgemäß gesteigert werden.
Wird die Umdrehungszahl der Hubspindel auf höchstens eine Umdrehung begrenzt, kann vorteilhafterweise als Positionsabfrageeinrichtung ein Nockenrad auf der Hubspindel angeordnet sein. Das Nockenrad ist auf besonders einfache Weise als Geber für eine lokale Anzeigevorrichtung einsetzbar und als Geber für die Fernabfrage verwendbar, die dann mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand realisierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen ist ein Werkstück zwischen der Haltevorrichtung und einem ortsfesten Spannelement fest einspannbar ist. Damit ist die vorgeschlagene Hebevorrichtung beispielsweise auch als Spannvorrichtung einsetzbar.
Die Einspannkraft ist auf besonders einfache Weise durch Verdrehung der Hubspindel einstellbar. Weiterer Steuerungsaufwand ist vorteilhafterweise vermieden.
Zu Kontroll- oder Steuerungszwecken ist bei einer weiteren Variante des Erfindungsgegenstandes wenigstens ein Drucksensor an der Haltevorrichtung oder an dem Spannelement vorgesehen, durch den die Einspannkraft ermittelbar ist. Auf diese Weise wird die Steuerungsmöglichkeit nach gemessenen Einspannkräften geschafften.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Anhand den in den Zeichnungen angegeben Ausführungsbeispielen, sollen die Erfindung, deren Vorteile sowie weitere Verbesserungen der Erfindung beschrieben und näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine erste Hebevorrichtung,
Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine zweite Hebevorrichtung sowie
Fig. 3 eine Ausgestaltung einer dritten Hebevorrichtung.
Fig. 1 zeigt das Beispiel einer bevorzugten Ausgestaltung einer ersten Hebevorrichtung 10 in einer Schnittansicht durch eine Drehachse 12 einer vertikal angeordneten ersten Hubspindel 14.
Eine Bodenplatte 20 ist mit einem Fundament 16 fest verbunden, so daß die auftretenden Kräfte sicher aus der ersten Hebevorrichtung 10 abgeleitet werden. In der Bodenplatte 20 ist ein erstes Lager 22 angeordnet, in welchem eine erste Hubspindel 14 gelagert ist. Außerdem ist in jedem Eckbereich der im wesentlichen quadratischen Bodenplatte 20 jeweils ein Stabelement 24 vertikal angeordnet, wobei deren jeweils obere Enden mit einer Halteplatte 26 verbunden sind. Die Bodenplatte 20, die Stabelemente 24 sowie die Halteplatte 26 bilden einen Rahmen 18, an den weitere Bauelemente der Hebevorrichtung 10 montiert sind.
Auf einer der nach außen weisenden Seitenflächen des Rahmens 18 sind auf den betreffenden Seitenflächen von zwei benachbarten Stabelementen 24 in deren Längsrichtung Führungsschienen 28 angebracht, die einen Arbeitsschlitten 30 mit einer vertikal angeordneten Schlittenplatte 36 führen, an der ein Tragelement 38 vertikal angebracht ist, wobei dieses die zu hebende Last selbst aufnehmen kann oder an diesem weitere Bauteil angebracht werden können, die dann die zu hebende Last aufnehmen. Die Schlittenplatte 36 ist mit einer Rollenhalterung 32 verbunden, die eine erste Zapfenrolle 34 trägt.
Die Zapfenrolle 34 greift horizontal in eine Nutbahn 40 ein, die wendelförmig in einer Mantelfläche 42 der ersten Hubspindel 14 angeordnet ist. Ein erfindungsgemäßes Merkmal der ersten Hubspindel 14 ist es, daß diese unterschiedliche Steigungen aufweist, was in dieser Figur deutlich zu erkennen ist. Die Steigung kann stellenweise auch den Wert Null annehmen. Damit ist der besondere Vorteil verbunden, daß der Arbeitsschlitten und damit die Last an der betreffenden Stelle trotz einer Drehbewegung der Hubspindel an einer bestimmten vertikalen Position verharrt.
An der Halteplatte 26 ist ein Drehstrommotor 44 mit einem Untersetzungsgetriebe 46 montiert, der die erste Hubspindel 14 antreibt. In diesem Beispiel reduziert das Untersetzungsgetriebe 46 die Anzahl der Umdrehungen des Drehstrommotors 44 auf maximal einer Umdrehung der ersten Hubspindel 14. Ein Signalgeber 47 zur Ermittlung der Umdrehungsanzahl des Drehstrommotors 44 ist an dessen oberen Wellenende angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht auf eine zweite Hebevorrichtung 11, die in wesentlichen Elementen der ersten Hebevorrichtung 10 ähnelt, so daß hier insbesondere auf Unterschiede eingegangen werden soll.
Die zweite Hebevorrichtung 11 weist eine zweite Hubspindel 80 mit einer ersten 82, einer zweiten 84 sowie einer dritten Nut 86 auf. Jeder der drei Nuten 82, 84, 86 ist jeweils einer Serviceschlitten 88, 90, 92 zugeordnet, wobei jeder jeweils eine Last aufnehmen kann. Zudem weisen die Nuten 82, 84, 86 jeweils unterschiedliche Bahnverläufe mit jeweils variierenden Steigungen auf, die an den gewünschten Bewegungsablauf, beispielsweise des Anhebens der jeweiligen Last, angepaßt sind. Dementsprechend wird eine bestimmte Nut an einer bestimmten Stelle die Steigung Null annehmen, wenn die der bestimmten Nut zugeordnete Last in einer Position verharren soll, während einer andere Last ihre Position gleichzeitig verändern soll und dem entsprechend deren zugeordnete Nut eine von Null verschiedene Steigung aufweist. Gegebenenfalls kann die Länge der Hubspindel 80 angepaßt und insbesondere vergrößert werden, wenn ein entsprechender Platzbedarf durch den Bewegungsablauf der Serviceschlitten oder der Lasten dies erforderlich macht.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße dritte Hebevorrichtung 13 mit einem Rahmen 100, der horizontal an dem Arbeitsschlitten 30 angebracht ist. Der im diesem Beispiel im wesentlichen quadratische Rahmen 100 weist im Bereich jeder seiner vier Ecken je einen Indexstift 102 sowie je eine Feder 104 auf, die jeweils nach oben weisend, vertikal auf dem Rahmen 100 montiert sind. Die Federn 104 sind hier als Tellerfedern ausgestaltet, können aber ohne weiters auch andere Druckfedern sein, beispielsweise gewendelte Rundstahlfedern. Die Indexstifte 102 sind hier nur zur Indexierung vorgesehen, können jedoch ohne weiteres auch als Anschlag für den Hebevorgang benutzt werden. Darüber hinaus unterstützen die Federn als Druckfedern das gleichmäßige Belasten beziehungsweise Einbringen der Kräfte in die zu hebende Last, wobei die Steigung der entsprechenden Nut auf den Hebevorgang angepaßt ist. Auf diese Weise wirken die betreffende Nut sowie die Federn 104 beziehungsweise die Indexstifte 102 auf vorteilhafte Weise zusammen und verbessern den Positioniervorgang das Last, beispielsweise wenn diese gegen ein bestimmtes Werkstück mit bestimmter Kraft gedrückt werden soll.

Claims

1. Hebevorrichtung zum Bewegen von Lasten mit einer drehbaren Hubspindel (14), in deren zylindrischem Oberflächenbereich wenigstens eine wendelförmige Ausnehmung (40) eingeformt ist, mit wenigstens einem Zapfen (34), der in die wenigstens eine wendelförmige Ausnehmung (40) eingreift und zum Heben einer Last mit jeweils einem Arbeitsschlitten (30, 88, 90, 92) verbunden ist, der in einer Führungsvorrichtung (28) geführt ist, die nur eine Bewegung des jeweiligen Arbeitsschlittens (30, 88, 90, 92) zuläßt, wobei die Bewegung im Wesentlichen parallel zur Drehachse (12) der Hubspindel (14) ist, und mit einem Antrieb (44) für die Hubspindel (14), dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine wendelförmige Ausnehmung (40) in ihrem Verlauf unterschiedliche Steigungen aufweist.

2. Hebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubspindel (14) vertikal angeordnet ist.

3. Hebevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte maximale Hubstrecke des wenigstens einen Zapfens (32) durch eine Drehbewegung der Hubspindel (14) von höchstens 360° erreicht ist.

4. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei Nuten (40, 82, 84, 86) in axialer Richtung der Drehachse (12) nacheinander auf der Hubspindel (14) angeordnet sind.

5. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei Nuten (30, 88, 90, 92) in die Hubspindel (14) eingeformt sind, deren Nutbahnen in Umfangsrichtung der Hubspindel (14) wenigstens teilweise überlappen.

6. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Zapfen (32) in jeder Nut (40) geführt ist.

7. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der wenigstens einen Nutbahn wenigstens abschnittsweise den Wert Null hat, und daß ein darin eingreifender Zapfen (32) bei einer entsprechend kleinen Drehbewegung der Hubspindel (14) keine Positionsänderung des betreffenden Arbeitsschlittens (30, 88, 90, 92) erfährt.

8. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der wenigstens einen Nutbahn wenigstens abschnittsweise einen negativen Wert hat.

9. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Nutbahn eine erste Ausnehmung als Raststellung für den wenigstens einen Zapfen (32) aufweist.

10. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (14) als Zapfenrolle ausgebildet ist.

11. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen von der der Hubspindel (14) abgewandten Seite des Arbeitsschlittens (30, 88, 90, 92) demontierbar ist.

12. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Haltevorrichtung (38) an dem Arbeitsschlitten (30, 88, 90, 92) angebracht ist, die zur Aufnahme oder Fixierung der zu bewegenden Last geeignet ist.

13. Hebevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (38) eine Montageplatte ist, deren Plattenebene vorzugsweise vertikal angeordnet ist.

14. Hebevorrichtung nach Anspruch 12 oder 14 dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (38) relativ zur Position des Arbeitsschlittens (30, 88, 90, 92) verstellbar ist.

15. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (44) der Hubspindel (14) ein Drehstrommotor (44) ist.

16. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Positionsabfrageeinrichtung (47) zur Feststellung der Position des wenigstens einen Zapfens (32) beziehungsweise des wenigstens einen Arbeitsschlittens (30, 88, 90, 92) in dessen Bewegungsrichtung vorgesehen ist.

17. Hebevorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, welche die Position des wenigstens einen Zapfens (32) beziehungsweise des wenigstens einen Arbeitsschlittens (30, 88, 90, 92) anzeigt.

18. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Untersetzungsgetriebe (46) vorgesehen ist, das die Drehzahl des Antriebes (44) auf eine kleinere Drehzahl der Hubspindel (14) untersetzt.

19. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Hubspindel (14) durch das Untersetzungsgetriebe (46) auf maximal eine Umdrehung begrenzt ist.

20. Hebevorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Positionsabfrageeinrichung (47) ein Nockenrad auf der Hubspindel (14) angeordnet ist.

21. Hebevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jede gewünschte Position jedes Zapfens (32) in dessen Bewegungsrichtung mittels Endschalter am Nockenrad abfragbar sind.

22. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Schaltelement an dem wenigstens einen Arbeitsschlitten (30, 88, 90, 92) oder an der Haltevorrichtung (38), angeordnet sind, das insbesondere das Ausschalten der Antriebs (44) bewirken kann.

23. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstück zwischen der Haltevorrichtung (38) und einem ortsfesten Spannelement fest einspannbar ist.

24. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannkraft durch Verdrehung der Hubspindel (14) einstellbar ist.

25. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Drucksensor (102) an der Haltevorrichtung (38, 100) oder an dem Spannelement angeordnet ist, durch den die Einspannkraft ermittelbar ist.

26. Hebevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Druckschalter vorgesehen ist, mit dem bei Erreichen oder Überschreiten eines voreingestellten Druckes eine Schalt- oder Steuerhandlung ausgelöst wird.