DE102006022738B4

DE102006022738B4 - Manupulator für Plattenbauteile

Info

Publication number: DE102006022738B4
Application number: DE200610022738
Authority: DE
Inventors: Karl Bauch
Original assignee: NC AUTOMATION GmbH; NC-AUTOMATION GmbH
Current assignee: NC AUTOMATION GmbH; NC-AUTOMATION GmbH
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2026-05-13
Also published as: DE102006022738A1

Abstract

Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, wobei ein das Bauteil (10) umfassender Tragerahmen (1) durch zwei sich kreuzende und senkrecht aufeinander stehende Arme (1.2, 2) gebildet wird und über ein Basistragelement (7), welches außermittig in Schwerpunktnähe im Bereich der sich kreuzenden Arme (1.2, 2), sowie durch ein X-Tragelement (8) und ein Y-Tragelement (9), die über Kupplungselemente (5) an den jeweiligen Armen (1.2, 2) angebunden werden, mit einer Antriebseinheit (6) für die Tragelemente (7, 8) in Verbindung steht, an welches sich das Hebezeug anschließt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Handhabungsgerät zum Aufnehmen und Transportieren von Plattenbauteilen aus der horizontalen und vertikalen Lage mit der Möglichkeit, die Lage des Plattenbauteiles stufenlos um mehrere Achsen nacheinander oder gleichzeitig zu verändern. Bekannt sind Plattenmanipulatoren insbesondere aus dem Baubereich wie im US 5205544 A dargestellt. Der darin vorgestellte Plattenmanipulator kann das Schwenken einer Platte von der Ausgangsposition in eine neue Position durch entsprechende Anbindung realisieren. Er kann die Platte dann, wenn er sie um mindestens 90° geschwenkt hat, jedoch nicht in die Ausgangslage zurückbewegen oder um eine zusätzliche Achse drehen oder schwenken. Ebenso bekannt ist eine Hebeeinheit aus der UK-Patentanmeldung GB 2063210 A zum Heben und Manövrieren von Lasten, wie z. B. Platten. Diese Lösung verfügt über zumindest ein biegesteifes Element, um das seitliche Abkippen des Plattenbauteils zu verhindern. Die Lösung erlaubt es zudem nicht, Bauteile um 90° oder mehr zu schwenken. Das Manipulieren um mehrere Achsen ist bei der zuvor genannten Lösung nicht möglich, da es sich bei dem biegesteifen Bauteil nicht um das zentrische Element handelt. Zusätzlich bekannt sind die gängigen Manipulatoren für Fässer, Paletten, Kisten und Quader von Herstellern wie Pfeifer Seil- und Hebetechnik, Pfaff-Silberblau und R. Stahl Fördertechnik. In der DE 10 2004 028 439 A1 , wird ein Verfahren zum Manipulieren der Plattenbauteile beschreiben. Nachteilig an dieser Lösung ist insbesondere die Einleitung von Querkräften und Momenten in das Tragegestell und die Antriebseinheit beim Durchfahren unterschiedlicher Positionen. Aufgrund dieser Tatsachen sind große Querschnitte und damit oft unpraktikable Bauhöhen verbunden.
Zielsetzung der nachfolgend beschriebenen Erfindung zum sicheren Manipulieren von Plattenbauteilen um mehrere Achsen ist deswegen die Schaffung einer Lösung, die sowohl die Kraftüberleitungselemente als auch die Antriebseinheit möglichst nur mit Zugkräften belastet und damit preiswert realisierbar ist.
Die Aufgabenstellung besteht darin, eine preiswerte, sichere, leichte und einfach zu bedienende Vorrichtung zu generieren, um Plattenbauteile sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Ausrichtung aufnehmen oder ablegen zu können. Dies gilt insbesondere dafür, dass keine der Anbindungen über den gesamten Manipulationsvorgang, also das Drehen und Schwenken um jeweils zwei Achsen, umgesetzt werden muss.
Erfindungsgemäß gelöst ist die Aufgabe wie in Anspruch 1 beschrieben. Zur Fixierung des Plattenbauteiles im Manipulator verfügt dieser über einen Rahmen, bestehend aus zwei um 90° versetzt angeordnete, teleskopierbare Arme. An den Enden dieser teleskopierbaren Arme sind in der Greifposition arretierbare und gleichzeitig abschwenkbare Umgriffe angebracht. Die Betätigung für die Arretierung oder deren Aufhebung ist sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite bzw. von der Ober- und Unterseite des Manipulators möglich. Um hohe Kräfte an den Dreh- und Schnittpunkten überleiten zu können, sind diese mehrschnittig ausgeführt. Die Auflagefläche des Umgriffes ist mit Stufen versehen, so dass die schweren und dicken Platten möglichst nahe am Drehpunkt aufliegen, um ein geringes Moment zu erzeugen. Die Enden der teleskopierbaren Arme sind mit Anschlagelementen versehen, die das Ausfallen der Arme aus dem Manipulatorrahmen verhindern. Entgegengesetzt zu den teleskopierbaren Armen sind an den Enden der Arme des Basisgestells verschiebliche Umgriffe aufgesetzt. Die Umgriffe sind mit befederten Keilschwingen oder Rasterelementen besetzt, die verhindern, dass schmale Bauteile in vertikaler Position kippen. Die Position der verschieblichen Umgriffe lässt sich durch verzahnte Nutensteine oder durch Steckstifte formschlüssig fixieren. Bei der Realisierung mittels Steckstift, wie in den beigefügten Skizzen dargestellt, empfiehlt sich eine Anordnung der Bohrungen mit unterschiedlicher Teilung im verschieblichen und im feststehenden Bauteil. Dadurch lassen sich nach dem Prinzip eines Nonius erheblich geringere Absteckabstände realisieren, als es die Abstände der Bohrungen im festen oder im beweglichen Bauteil vorgeben. In gleicher Weise wird auch beim Abstecken der teleskopierbaren Arme verfahren. Um einen möglichst großen Spannbereich bzw. Weg der teleskopierbaren Arme und der verschieblichen Umgriffe zu erhalten, sind diese 90° zueinander versetzt eingebracht.
Die Anbindung des Tragerahmens an den Kran bzw. an die Antriebseinheit erfolgt mittels dreier Maschinenelemente, vorzugsweise Seile, Ketten, Bänder, Stäbe oder einer Kombination aus diesen Elementen. Bei den drei Verbindungselementen handelt es sich um ein außermittig in Schwerpunktnähe der sich kreuzenden Arme angebrachtes passives Maschinenelement und um zwei an den Enden der feststehenden Arme angebrachte aktive, weil mit einer Winde oder einem Antriebsaggregat verbundene, Maschinenelemente.
Die Elementelängen sind vorzugsweise so gewählt, dass beim Kippen des Manipulatorrahmens und des darin befestigten Werkstückes aus der horizontalen Lage in die vertikale Y- oder X-Lage stets nur ein Maschinenelement, vorzugsweise eine Kette, eingezogen werden muss. Das Gleiche gilt bei der Bewegung von der vertikalen in die horizontale Lage. Die korrekte Abstimmung der Elementlängen führt dazu, dass das Bauteil mit den entsprechenden Kanten stets eine korrekte horizontale oder entsprechend vertikale Ausrichtung erfährt. Zudem lässt sich die gewünschte Ausrichtung durch die einzeln betätigbaren aktiven Maschinenelemente verändern oder korrigieren. Die Anbindung zur Übertragung der Gewichtskraft, vorzugsweise mit Hilfe eines drehbar gelagerten Textilbandes, erfolgt außerhalb des Schwerpunktes in Richtung der beiden teleskopierbaren Armenden. Durch die außermittige Anordnung und der damit sichergestellten Schwerpunktlage innerhalb des durch die Maschinenelemente gebildeten Dreiecks ergibt sich stets eine sichere, z. B. horizontale Lage des Bauteiles mit Manipulator. Dies gilt in gleicher Weise auch beim Kippen oder Drehen der Vorrichtung in den verschiedenen Achsen.
Das zentrische Maschinenelement, das für das Übertragen der Gewichtskraft zuständig ist, ist direkt am Kranhaken oder am Antriebsgehäuse des Manipulators angebunden. Die an den festen Armen angebundenen Maschinenelemente werden mit Hilfe getrennter Antriebe angesteuert. Alternativ lassen sich für die beiden Antriebe auch getrennte Antriebsräder, die mittels Kupplung, Überlastkupplung oder Freilauf mit einem Antrieb verbunden sind, bewältigen. Diese Maschinenelemente sind so ausgelegt, dass sie sich nur bis zu einer festgelegten Länge abrollen oder ausschieben lassen und somit die Unterbrechung der Verbindung nicht möglich ist. In einer besonderen Version des Manipulators bestehen die beiden Maschinenelemente aus einer Kette, die mittels nur eines Antriebs bewegt wird.
Der Antrieb für das Schwenken erfolgt mittels elektrischer Energie, die über eine Verbindung parallel zum Kranseil zugeführt wird oder über einen Energiespeicher, wie Akku oder Druckluftspeicher. Alternativ zum elektrischen Antrieb sind pneumatische, hydraulische oder manuelle Antriebe möglich.
1 zeigt den Manipulatur mit Plattenwerkstück in horizontaler Lage in einer isometrischen Ansicht
2 zeigt den Manipulator in gleicher Ansicht wie 1 jedoch ohne Werkstück und um ca. 90° gedreht
3 zeigt den Tragerahmen des Manipulators mit nur einem der beiden feststehenden Arme
4 zeigt den Manipulator in vertikal Position ohne Werkstück nach Einzug des Y-Tragelementes
5 zeigt eine isometrische Detailansicht des verschieblichen Umgriffes mit Keilschwinge
6 zeigt einen klappbaren Umgriff im entriegelten Zustand mit ausgeschobener Schiebehülse
7 zeigt einen klappbaren Umgriff im verriegelten Zustand
8 zeigt einen klappbaren Umgriff im abgeklappten und entriegelten Zustand Der vorgeschlagene Manipulator besteht aus einem Tragerahmen (1), der durch zwei sich kreuzende, feststehende Arme (1.2) mit einem jeweils darin verschieblich gelagerten Teleskoparm (2) gebildet wird. Die Anbindung des Tagerahmens (1) an die Antriebseinheit (6), die mittels einer Kranöse (6.1) an ein Hebezeug ankoppelbar ist, erfolgt mittels des Basistragelementes (7), des X-Tragelementes (8) und des Y-Tragelementes (9). Zur Anbindung des X-Tragelementes (8) und des Y-Tragelementes (9) an den Tragerahmen (1) werden Kopplungselemente (5), vorzugsweise Wirbelelemente, eingesetzt. Zur Fixierung von Plattenbauteilen (10) im Tragerahmen (1) dienen auf den beiden feststehenden Armen (1.2) verschieblich gelagerte Umgriffe (4), die mittels in die Absteckaussparungen (4.2) eingesetzte Arretierelemente (4.3) fixiert werden. Zur Verhinderung von Kippbewegungen des Plattenbauteiles (10) im Tragerahmen (1) sind Keilschwingen (4.1) in die verschieblichen Umgriffe (4) integriert. Zur weiteren Fixierung des Plattenbauteiles (10) dienen die mit einer gestuften Auflage (3.6) am Teleskoparm (2) drehbar mittels Lagerbolzen (3.3) gelagerten klappbaren Umgriffe (3). Zur Fixierung des Teleskoparmes (2) dient die am Tragerahmen angebrachte Fixierung für Teleskoparm (1.3) mit dem dazugehörenden Steckelement für Teleskoparm (1.4), das in die Absteckbohrung (2.1) eingesteckt wird und gegen Ausfallen mit einer Ausfallsicherung (2.2) versehen ist. Zum Arretieren oder Schwenken des klappbaren Umgriffes (3) ist auf dem Teleskoparm eine Schiebehülse (3.1) mit Griffelement (3.4) sowie einem Betätigungshebel (3.2) für die allseitige Entriegelung bzw. Verriegelung angebracht. Zur Begrenzung des Weges der Schiebehülse (3.1) ist am Teleskoparm (2) ein Anschlag (3.5) fixiert. Für die verwindungs- und verdrehfreie Anbindung des passiven Basistragelementes (7) an den Tragerahmen ist außermittig in Schwerpunktnähe ein drehbar gelagerter Tragerahmenknoten (1.1) mit Tragbandlagerung (1.5) eingesetzt.

1: Tragerahmen
1.1: Tragerahmenknoten
1.2: feststehender Arm
1.3: Fixierung für Teleskoparm
1.4: Steckelement für Teleskoparm
1.5: Tragbandlagerung
2: Teleskoparm
2.1: Absteckbohrung
2.2: Ausfallsicherung
3: klappbarer Umgriff
3.1: Schiebehülse
3.2: Betätigungshebel
3.3: Lagerbolzen
3.4: Griffelement
3.5: Anschlag
3.6: gestufte Auflage
4: verschieblicher Umgriff
4.1: Keilschwinge
4.2: Absteckaussparung
4.3: Arretierelement
5: Kopplungselement
6: Antriebseinheit
6.1: Kranöse
7: Basistragelement
8: X-Tragelement
9: Y-Tragelement
10: Plattenbauteil

Claims

Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, wobei ein das Bauteil (10) umfassender Tragerahmen (1) durch zwei sich kreuzende und senkrecht aufeinander stehende Arme (1.2, 2) gebildet wird und über ein Basistragelement (7), welches außermittig in Schwerpunktnähe im Bereich der sich kreuzenden Arme (1.2, 2), sowie durch ein X-Tragelement (8) und ein Y-Tragelement (9), die über Kupplungselemente (5) an den jeweiligen Armen (1.2, 2) angebunden werden, mit einer Antriebseinheit (6) für die Tragelemente (7, 8) in Verbindung steht, an welches sich das Hebezeug anschließt.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragerahmen (1) aus zumindest zwei mit einander verbundenen, feststehenden Armen (1.2) mit einer zentrumsnahen Anbindung eines Tragelementes, vorzugsweise einer Tragbandlagerung (1.5), besteht.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragerahmen (1) zusätzlich über Teleskoparme (2) verfügt, die zumindest teilweise in oder auf den feststehenden Armen (1.2) gelagert sind.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teleskoparme (2) über fixe oder demontierbare, formschlüssige Ausfallsicherungen (2.2) in Form von Anschlägen oder von Sicherungsseilen oder Ketten verfügen.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Tragerahmen (1) oder den feststehenden Armen (1.2) mit den Teleskoparmen (2) durch formschlüssige, verschieblich oder steckbar anzuordnende Elemente, wie Steckelement (1.4), die in eine Absteckbohrung (2.1) und in die Fixierung für die Teleskoparme (1.3) eingesetzt werden, hergestellt ist.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragerahmen (1) in seinem Zentrum über einen Tragerahmenknoten (1.1) verfügt, in dem die feststehenden Arme (1.2) und die Tragbandlagerung (1.5) miteinander verbunden sind.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf oder in den feststehenden Armen (1.2) und/oder auf den Teleskoparmen (2) verschiebliche und schwenkbare Umgriffelemente (3 und 4) für die Werkstücke verschieblich gelagert und in abgestuften Positionen formschlüssig positionierbar sind.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Absteckbohrungen (2.1 und 4.2) zweier zusammenwirkender Maschinenelemente zum Abstecken der verschieblichen Umgriffelemente (3 und 4) in unterschiedlichen Abständen zur Realisierung des Nonius-Prinzips eingebracht sind.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Arretierung des klappbaren Umgriffes (3) eine Schiebehülse (3.1), an der zur Betätigung ein Griffelement (3.4) und ein Betätigungshebel (3.2) angebracht sind, eingesetzt ist.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbar um einen Lagerbolzen (3.3) gelagerte klappbare Umgriff (3) zur Übertragung großer Momente und Kräfte mehrschnittig ausgeführt ist und der Umgriff (3) an seiner Innenseite über eine gestufte Auflage (3.6) zur Reduzierung des Abstandes zwischen Gewichtskrafteinleitung und Drehpunkt, insbesondere bei dicken und damit schweren Plattenwerkstücken, verfügt.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem verschieblichen Umgriff (4) eine befederte Keilschwinge integriert ist, deren Position und Ausschwenkbereich in Richtung der Werkstückkanten für unterschiedlich dicke Werkstücke ausgerichtet ist.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Basistrageelement (7) ein Textilband, ein Seil, eine Kette oder Zugstange mit beidseitiger Kreuzgelenkanbindung ist.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das X-Tragelement (8) und Y-Tragelement (9) aus einem zusammenhängenden Seil-, Ketten- oder Bandtrum besteht.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das X-Tragelement (8) und das Y-Tragelement (9) aus je einem Tragelement besteht.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das X- (8) und Y-Trageelement (9) über einen reversibel betätigbaren Antrieb geführt wird.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das X-Trageelement (8) und das Y-Trageelement (9) über zwei unterschiedliche Antriebsritzel, die mittels Kupplung und/oder Freilauf mit einer Antriebswelle und einem Antrieb gekoppelt sind, ein- oder ausgezogen werden.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das X-Trageelement (8) und das Y-Trageelement (9) mit zwei separaten Antrieben verbunden sind.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung des X-Trageelementes (8) und Y-Trageelementes (9) an den feststehenden Armen (1.2) des Tragerahmens (1) so positioniert ist, dass die wirksame Länge der X- und Y-Tragelemente (8 und 9) gegenüber der wirksamen Länge des Basistragelementes (7) sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Lage gleich bleibt.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das X-Trageelement (8) und das Y-Trageelement (9) mit einer fixen Länge ohne Anbindung an einen Antrieb angebunden sind und eine an einer beliebigen Stelle befestigbares drittes Maschinenelement mit einem Antrieb insbesondere eine Winde oder ein Kettenrad gekoppelt ist.
Manipulator zur Anbindung an Hebezeuge zum Drehen und Schwenken von Plattenbauteilen (10) um zwei horizontale Achsen, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass nur eines der beiden Trageelemente X-Trageelement (8) oder Y-Trageelement (9) mit einem Antrieb in Verbindung stehen und zum Zwecke der Bestimmung der Kipprichtung austauschbar an den feststehenden Armen (1.2) des Tragerahmens (1) gekoppelt werden.