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Die
Erfindung betrifft eine Hubstation zum vertikalen Umsetzen eines
Gegenstands, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie, in einer Oberflächenbehandlungsanlage,
umfassend eine ortsfeste Tragstruktur und einen vertikal verfahrbaren
Hubschlitten, der sich an der Tragstruktur abstützt und auf dem mindestens
eine Fördereinrichtung
angeordnet ist.
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Oberflächenbehandlungsanlagen
dienen dazu, Oberflächen
von Gegenständen
auf unterschiedliche Weise, z.B. durch Aufbringen von Lacken und anderen
Beschichtungen, zu behandeln. Häufig
enthalten derartige Anlagen mehrere einzelne Behandlungsstationen
für unterschiedliche
Behandlungsschritte, z.B. Vorbereiten, Lackieren und Trocknen. Die
zu behandelnden Gegenstände,
bei denen es sich beispielsweise um Kraftfahrzeugkarosserien oder
andere Blechteile handeln kann, werden zu diesem Zweck mit Hilfe
eines Fördersystems
von Behandlungsstation zu Behandlungsstation gefördert.
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Zur
Oberflächenbehandlungsanlage
werden hier auch solche Bereiche zwischen und nach den Behandlungsstationen
gezählt,
in denen die zu behandelnden Gegenstände lediglich gefördert, zwischengelagert
oder sortiert werden. Die Förderung, Zwischenlagerung
und Sortierung der zu behandelnden Gegenstände erfolgt häufig in
mehreren Ebenen übereinander.
In diesen Fällen
besteht die Notwendigkeit, die Gegenstände zwischen unterschiedlichen Ebenen
vertikal umzusetzen.
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Eine
vertikale Umsetzung ist auch dann erforderlich, wenn einzelne Stationen
der Oberflächenbehandlungsanlage
aus bestimmten Gründen
relativ zu anderen Stationen in anderen Ebenen angeordnet sind.
Sollen die Gegenstände
in einer Station beispielsweise mit Gasen behandelt werden, die
schwerer sind als eine umgebene Atmosphäre, so wird eine solche Behandlung
häufig
in einem abgesenkten Bereich, zum Beispiel einer Art Wanne, durchgeführt, damit
möglichst
wenig Gase über
Eintritts- und Austrittsöffnungen
des Bereichs entweichen. Bei einer Behandlung mit leichteren Gasen
oder mit Heißluft
ist es hingegen aus den gleichen Gründen günstiger, den Behandlungsbereich
höher anzuordnen.
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Im
Stand der Technik bekannte Hubstationen, die zum vertikalen Umsetzen
von Gegenständen
in Oberflächenbehandlungsanlagen
vorgesehen sind, haben einen Hubschlitten, der mit Hilfe von Führungsrollen
in vertikaler Richtung (Hubrichtung) geführt ist. Dies bedeutet, daß sich der
Hubschlitten lediglich in der Vertikalrichtung bewegen kann, in
den Richtungen senkrecht hierzu hingegen an einer Tragstruktur festgelegt
ist. Auf dem Hubschlitten ist eine Fördereinrichtung angeordnet,
bei der es sich beispielsweise um einen Rollenförderer oder einen Kettenförderer handeln
kann. Die Fördereinrichtung ermöglicht es, die
Gegenstände
von einem vorgelagerten Fördersystem
auf den Hubschlitten und von dort – nach dem vertikalen Umsetzen – an ein
nachgelagertes Fördersystem
zu übergeben.
An die Stelle der Fördersysteme
können
natürlich
auch andere Zuführgeräte wie etwa
Gabelstapler o.ä.
treten.
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Die
Fördereinrichtung
benötigt
bei ihrer Betätigung
während
dieser Übergabevorgänge Energie. Bei
bekannten Hubstationen ist der Hubschlitten deswegen über ein
Schleppkabel mit einer externen Spannungsversorgung verbunden.
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Es
hat sich allerdings gezeigt, daß derartige Schleppkabel
in der Praxis aus verschiedenen Gründen nachteilig sind. Um nämlich zu
verhindern, daß das
Schleppkabel beim Verfahren des Hubschlittens die meist noch mehr
oder weniger ungeschützten Oberflächen der
Gegenstände
berührt
oder zwischen beweglichen Teilen der Hubstation gequetscht wird, ist
im allgemeinen eine Führungsstruktur
mit mehreren beweglichen Teilen erforderlich, welche Bewegungen
des Schleppkabels auf einen vorgegebenen Raumbereich beschränkt. Insbesondere
bei Hubstationen, mit denen sich größere Höhen überwinden lassen, können derartige
Führungsstrukturen
recht aufwendig sein. Außerdem
sind Schleppkabel, die auch über
längere
Zeiträume
hinweg hohe Biegebeanspruchungen tolerieren, recht teuer. Befindet
sich die Hubstation mit dem Hubschlitten in einem warmen Bereich,
z.B. vor oder nach einem Trockner, werden die Schleppkabel nicht
nur durch die Bewegung, sondern auch durch die u.U. über 200 °C warme Umgebungsluft
stark be ansprucht. Ferner können
sich auf den Schleppkabeln und deren Führungsstrukturen Schmutzpartikel
ablagern, die bei der Bewegung wieder auf u.U. frisch lackierte
Teile fallen können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deswegen, eine Hubstation der eingangs genannten
Art derart zu verbessern, daß mit
der Verwendung von Schleppkabel zusammenhängende Probleme zumindest teilweise vermieden
werden.
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Gelöst wird
diese Aufgabe bei einer Hubstation der eingangs genannten Art durch
eine Energieübertragungseinrichtung,
mit der sich Energie nur in mindestens einer ausgewählten Hubposition
des Hubschlittens auf die Fördereinrichtung übertragen läßt.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Fördereinrichtung im allgemeinen
ohnehin nur in bestimmten Hubpositionen des Hubschlittens, zu denen
im allgemeinen dessen unterer und oberer Totpunkt gehören, betätigt wird.
Daher genügt
es, der Fördereinrichtung
mit Hilfe einer Energieübertragungseinrichtung
nur dann Energie zur Verfügung
zu stellen, wenn diese auch tatsächlich
benötigt
wird. Ein Schleppkabel, das eine Energieversorgung in allen Hubpositionen
ermöglicht,
ist dann nicht mehr erforderlich.
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Bei
der Energie, die mit Hilfe der Energieübertragungseinrichtung an die
Fördereinrichtung übertragen
wird, kann es sich prinzipiell um jede Energieform handeln, die
in die von der Fördereinrichtung
benötigte
Bewegungsenergie überführbar ist.
In Betracht kommt beispielsweise elektrische Energie, mechanische
Energie oder Strahlungsenergie.
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Elektrische
Energie ist insofern vorteilhaft, als sich dadurch mit preiswerten
Komponenten größere Energiemengen
an ausgewählten
Hubpositionen auf die Fördereinrichtung übertragen
lassen. So kann die Energieübertragungseinrichtung
beispielsweise einen ortsfesten elektrischen Kontakt und einen elektrischen
Gegenkontakt umfassen, der an dem Hubschlitten angeordnet ist und
in der mindestens einen ausgewählten
Hubposition mit dem ortsfesten Kontakt zusammenwirkt.
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Befinden
sich in der Umgebung der Hubstation leicht entzündliche Gase oder Feststoffe,
so kann es u.U. günstiger
sein, eine Energieübertragungseinrichtung
zu verwenden, die eine induktive Übertragung elektrischer Energie
ermöglicht.
Bei einer induktiven Energieübertragung
kann es praktisch nicht zur Entstehung von Funken kommen, wie sie bei
elektrischen Kontakten häufig,
z.B. bei Wackelkontakten, auftreten. Eine auf dem Induktionsprinzip beruhende
Energieübertragungseinrichtung
kann eine erste ortsfeste Induktionsschleife und eine an dem Hubschlitten
angeordnete zweite Induktionsschleife umfassen.
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Soll
Energie auch dann auf dem Hubschlitten zur Verfügung stehen, wenn sich dieser
nicht in der mindestens einen ausgewählten Hubposition befindet,
so kann es zweckmäßig sein,
einen auf dem Hubschlitten angeordneten Energiespeicher vorzusehen,
mit dem über
die Energieübertragungseinrichtung übertragene
Energie zwischengespeichert und z.B. an die Fördereinrichtung weitergegeben werden
kann. Mit einem solchen Energiespeicher kann die Fördereinrichtung
auch in Hubpositionen betätigt
werden, in denen keine Energieübertragung möglich ist.
Genutzt werden kann diese Energie beispielsweise für Steuerungs- oder Meßsysteme.
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Bei
dem Energiespeicher kann es sich beispielsweise um einen Druckspeicher
oder ein Schwungrad handeln, wenn die Energie auf mechanischem Wege übertragen
wird. Im Falle der Übertragung
elektrischer Energie kann der Energiespeicher ein Akkumulator sein.
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Ein
Beispiel für
die Übertragung
mechanischer Energie mit Hilfe der Energieübertragungseinrichtung ist
die Zuleitung eines unter Druck stehenden Gases, das über eine
Andockstation auf pneumatischem Wege die Fördereinrichtung antreibt.
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Am
einfachsten wird es allerdings bei der Übertragung mechanischer Energie
sein, wenn die Hubstation eine ortsfeste Antriebseinheit und eine Kupplung
umfaßt,
mit der Bewegungsenergie von der Antriebseinheit auf die Förderein richtung übertragen
werden kann. Bei der Kupplung kann es sich beispielsweise um eine
Reib-, Zahn- oder eine Magnetkupplung handeln. Die ortsfeste Antriebseinheit
kann auch durch ein der Hubstation vor- oder nachgelagertes Fördersystem
gebildet sein.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
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1 eine
Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Hubstation,
bei der Energie über
elektrische Schleifkontakte übertragen
wird, wobei sich ein Hubschlitten in einer unteren Hubposition befindet;
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2 die
in der 1 gezeigte Hubstation, wobei sich der Hubschlitten
in einer oberen Hubposition befindet;
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3 eine
Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Hubstation,
bei der Energie induktiv übertragen
wird, wobei sich ein Hubschlitten in einer unteren Hubposition befindet;
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4 die
in der 3 gezeigte Hubstation, wobei sich der Hubschlitten
in einer oberen Hubposition befindet;
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5 eine
Vorderansicht eines dritten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Hubstation,
bei der Energie mechanisch über
Reibrollen übertragen
wird, wobei sich ein Hubschlitten in einer unteren Hubposition befindet;
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6 die
in der 5 gezeigte Hubstation, wobei sich der Hubschlitten
in einer oberen Hubposition befindet.
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Die 1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel
für eine
insgesamt mit 10 bezeichnete Hubstation in einer Vorderansicht.
Die Hubstation 10 weist eine Tragstruktur 12 auf,
die aus zwei vertikalen Führungsständern 14, 16 und
diese verbindende Quertraversen 18, 20 zusammengesetzt
ist. Die Führungsständer 14, 16 sowie
die Quertraversen 18, 20 können beispielsweise aus Stahlprofilen
mit rechteckigem oder rundem Querschnitt gefertigt sein.
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An
der Tragstruktur 12 stützt
sich ein Hubschlitten 22 in nicht näher dargestellter Weise über mehrere
Führungsrollen
ab. Die Führungsrollen
liegen dabei von mehreren Seiten an den Führungsständern 14, 16 an
und gewährleisten,
daß sich
der Hubschlitten 22 frei in der Vertikalrichtung bewegen kann,
während
er senkrecht hierzu gegenüber
der Tragstruktur 12 festgelegt ist.
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An
dem Hubschlitten 22 greifen zwei Stahlseile 24, 26 an,
die über
an der oberen Quertraverse 18 befestigten Um lenkrollen 28, 30 nach
unten geführt
und dort auf Seiltrommeln 32, 34 aufgerollt sind.
Die Seiltrommeln 32, 34 können mit Hilfe eines Antriebsmotors 36 in
Drehung versetzt werden, wodurch der Hubschlitten 22 je
nach Drehrichtung der Seiltrommeln 32, 34 abgesenkt
oder angehoben wird.
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Auf
in Richtung des Betrachters weisenden Tragarmen des Hubschlittens 22 ist
eine Rollenbahn 38 befestigt, mit der vertikal umzusetzende
Gegenstände
entlang der Längsrichtung
der Quertraversen 18, 20 gefördert werden können. Die
Rollenbahn 38 umfaßt
zu diesem Zweck eine Vielzahl von Rollen 40, die über eine
aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nur teilweise und gestrichelt dargestellte Kette 42 mit
einem elektrischen Rollenantrieb 44 verbunden sind. Anstelle
einer Kette 42 kann selbstverständlich auch ein Zahnriemen
o.ä. verwendet
werden. Der Rollenantrieb 44 ist über eine Leitung 46 mit
Schleifkontakten verbunden, die an einer Stirnseite der Rollenbahn 38 befestigt
ist. Die Anzahl der erforderlichen Schleifkontakte hängt von
der gewählten
Spannungsversorgung (z.B. Gleichstrom oder Drehstrom) ab. In der 1 ist
der Übersichtlichkeit
halber lediglich ein Schleifkontakt dargestellt und mit 48 bezeichnet.
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In
der 1 ferner erkennbar ist ein Teil eines unteren
Fördersystems 50,
das ebenfalls als Rollenbahn ausgebildet ist. An dem unteren Fördersystem 50 ist
ein erster Gegenkontakt 52 befestigt, der über eine
Zuleitung 54 mit einer in der 1 nicht
gezeigten Spannungsquelle verbunden ist, die von einer ebenfalls
nicht dargestellten Gesamtsteuerung angesteuert wird.
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Rechts
oben in der 1 ist ein oberes Fördersystem 56 angedeutet,
das ebenfalls als Rollenbahn ausgebildet ist. Das obere Fördersystem 56 kann
beispielsweise in einen Trocknungsbereich führen, in dem lackierte Gegenstände getrocknet
werden.
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Auf
der gegenüberliegenden
Seite der Rollenbahn 38 ist auf der Höhe des oberen Fördersystems 56 ein
zweiter Gegenkontakt 58 an einer ortsfesten Stützanordnung 60,
bei der es sich beispielsweise um einen umgebenden Stahlbau handeln kann,
befestigt. Der zweite Gegenkontakt 58 ist über eine
weitere Zuleitung 62 ebenfalls mit der steuerbaren Spannungsversorgung
verbunden.
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Im
folgenden wird die Funktion der vorstehend geschilderten Hubstation 10 mit
Bezug auf die 1 und 2 erläutert.
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Es
sei angenommen, daß es
sich bei dem vertikal umzusetzenden Gegenstand um eine lackierte
Kraftfahrzeugkarosserie handelt, die in der 1 gestrichelt
mit 64 angedeutet und auf einem als Skid 66 bezeichneten
Träger
befestigt ist. Die Kraftfahrzeugkarosserie 64 soll von
dem unteren Fördersystem 50 auf
das obere Fördersystem 56 mit
Hilfe der Hubstation 10 vertikal umgesetzt werden, um die Kraftfahrzeugkarosserie 64 in
einen Trocknungsbereich zu überführen, durch
den hindurch sich das obere Fördersystem 56 erstreckt.
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Zunächst stellt
die Gesamtsteuerung sicher, daß der
Hubschlitten 22 in seine untere Hubposition überführt wird,
in der die Rollenbahn 38 auf der gleichen Höhe wie das
untere Fördersystem 50 ist.
Beim Absenken des Hubschlittens 22 kommt der Schleifkontakt 48 in
Berührung
mit dem ersten Gegenkontakt 52, der an dem unteren Fördersystem 50 befestigt
ist. Sobald der Kontakt hergestellt ist, schaltet die übergeordnete
Steuerungseinrichtung die Spannungsversorgung ein. Über die
Zuleitung 54 kann nun ein Strom über die Kontakte 48, 52 zum
Rollenantrieb 44 fließen.
Dieser treibt über
die Kette 42 die Rollen 40 an. Die Kraftfahrzeugkarosserie 64 kann nun über das
untere Fördersystem 50 an
die Rollenbahn 38 übergeben
werden. Über
den nun geschlossenen Stromkreis können bei Bedarf auch Steuerinformationen übermittelt
werden, wie dies an sich im Stand der Technik im Zusammenhang mit
Schleppkabeln bekannt ist.
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Sobald
der Skid 66 ausschließlich
von den Rollen 40 der Rollenbahn 38 gefördert wird,
veranlaßt
die Gesamtsteuerung eine kontinuierliche Verringerung der an dem
Gegenkontakt 52 abgreifbaren elektrischen Spannung. Auf
diese Weise werden die Rollen 40 und damit auch der darauf
geführte
Skid 66 zum Stillstand gebracht. Dieser Zustand ist in
der 1 gezeigt.
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Die
Gesamtsteuerung veranlaßt
nun den Antriebsmotor 36, den Hubschlitten 22 mit
der darauf angeordneten Kraftfahrzeugkarosserie 64 anzuheben,
bis die obere Hubposition erreicht ist. Beim Anfahren der oberen
Hubposition kommt der Schleifkontakt 48 mit dem zweiten
Gegenkontakt 58 in Berührung,
der an der Stützanordnung 60 befestigt
ist. Nachdem der Hubschlitten 22 seine obere Hubposition
erreicht hat, wird an die Zuleitung 62 eine kontinuierlich
zunehmende Spannung angelegt, wodurch über die Kontakte 48, 58 und
die Leitung 46 ein Strom fließt. Der Rollenantrieb 44 setzt
nun die Rollen 40 in Bewegung, wodurch der Skid 66 mit
der darauf befestigten Karosserie 64 zum oberen Fördersystem 56 hin
bewegt wird. Dessen Rollen übernehmen schließlich den
Skid 66 und überführen die
Kraftfahrzeugkarosserie 64 in den sich anschließenden Trocknungsbereich.
Der Zustand während
der Übergabe der
Kraftfahrzeugkarosserie 64 an das obere Fördersystem 56 ist
in der 2 gezeigt.
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Die 3 und 4 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
Hubstation in an die 1 und 2 angelehnten
Darstellungen. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind dabei
mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Bei
der in den 3 und 4 gezeigten und
insgesamt mit 210 bezeichneten Hubstation wird die Energie
zum Antreiben des Rollenantriebs 44 nicht über elektrische
Kontakte, sondern induktiv auf den Hubschlitten 22 übertra gen.
Zu diesem Zweck ist an dem Hubschlitten 22 eine erste Induktionsspule 68 befestigt,
die in der oberen und der unteren Hubposition mit zweiten Induktionsspulen 70 bzw. 72 zusammenwirken
kann. Durch Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes an der beiden
zweiten Induktionsspulen 70, 72 kann durch Induktion
in der ersten Induktionsspule 68 ein Strom induziert werden,
mit dem der elektrische Rollenantrieb 44 gespeist werden
kann. Die Induktion tritt nur dann ein, wenn sich die erste Induktionsspule 68 unmittelbar
gegenüber einer
der beiden zweiten Induktionsspulen 70, 72 befindet.
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Die
Rollenbahn 38 der Hubstation 210 enthält zusätzlich noch
einen Akkumulator 73, der zwischen die erste Induktionsspule 68 und
dem Rollenantrieb 44 geschaltet ist. Der Akkumulator 73,
der in der oberen und der unteren Hubposition aufgeladen wird, kann
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
den Rollenantrieb 44 und zusätzliche Steuerungs- oder Meßsysteme
auch dann mit elektrischer Energie versorgen, wenn sich der Hubschlitten 22 weder
in der oberen noch in der unteren Hubposition befindet. Der Akkumulator 73 kann
auch so geschaltet sein, daß er
ausschließlich
derartige Zusatzsysteme auf dem Hubschlitten 22 positionsunabhängig mit elektrischer
Energie versorgt, während
die für
den Rollenantrieb 44 erforderliche Energie stets direkt von
der ersten Induktionsspule 68 bereitgestellt wird.
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Die
Funktion der in den 3 und 4 gezeigten
Hubstation 210 entspricht ansonsten denjenigen der Hubstation 10,
wie sie oben mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert wurde.
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Die 5 und 6 zeigen
ein drittes Ausführungsbeispiel
für eine
Hubstation in ebenfalls an die 1 und 2 angelehnten
Darstellungen. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind auch hier
mit den gleichen Bezugsziffern wie bei dem in den 1 und 2 gezeigten
ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
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Die
hier vollständig
dargestellte Kette 42, welche die Rollen 40 der
Rollenbahn 38 antreibt, ist über Zahnräder 74, 76 geführt, die
allerdings nicht mit einem motorischen Antrieb verbunden sind. Statt dessen
ist das in der 5 links erkennbare Zahnrad 74 über ein
Zahngetriebe mit einem Reibrad 78 verbunden, das über die
hintere Stirnseite der Rollenbahn 38 geringfügig hinausreicht.
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In
der Nähe
des unteren Fördersystems 50 ist
ein Antriebsreibrad 80 befestigt, das von einem Elektromotor 82 steuerbar
angetrieben werden kann und mit dem Reibrad 78 zusammenwirkt,
wenn sich der Hubschlitten 22 in der unteren Hubposition
befindet. Ein weiteres Antriebsreibrad 86, das von einem Elektromotor 88 angetrieben
werden kann, ist an der Stützanordnung 60 befestigt.
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Befindet
sich der Hubschlitten 22 in einer der in den 5 und 6 dargestellten
Hubpositionen, so liegt das Reibrad 78 der Rollenbahn 38 reibschlüssig an
einem der Antriebsreibräder 80 oder 84 an. Der
zugehörige
Motor 82 bzw. 86 kann dann über entsprechende Antriebsreibrad 80, 84,
das Reibrad 78 und die Zahnräder 74, 76 die
Rollen 40 der Rollenbahn 38 gesteuert in Drehung
versetzen, um den Gegenstand auf der Rollenbahn 38 zu fördern.
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Die
Aufgabe der Motoren 82, 86 kann auch durch die
Fördersysteme 50 bzw. 56 übernommen werden.
Die Antriebsreibräder 80, 84 sind
in diesem Fall lediglich an den Antrieb für die Fördersysteme 50 bzw. 56 in
geeigneter Weise anzukuppeln. Die Rollen 40 der Rollenbahn 38 bewegen
sich dann in der entsprechenden Hubposition mit der gleichen Geschwindigkeit
wie die Rollen des vor- bzw. nachgelagerten Fördersystems. Dabei ist es auch
möglich,
in einer Hubposition einen eigenen Antrieb vorzusehen und in der
anderen Hubposition den Antrieb des benachbarten Fördersystems
zu nutzen. Auf diese Weise benötigt
man u.U. als Kupplung nur ein Reibrad 78 an dem Rollenförderer 38.