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Die
Erfindung betrifft ein Modul mit Vereinzelungs-, Stopp- und Freigabefunktion
mit integrierter Dämpfung mittels angebauten Standard-Industrie-Stoßdämpfern,
gedacht insbesondere für den Einsatz in automatische Bearbeitungs-
und Fördereinrichtungen und -anlagen entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 aus Punkt 1.
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Mittels
dieses Moduls können in automatisierten Produktionsanlagen
und integrierten Materialflusssystemen, Fördereinrichtungen,
Logistikanlagen, Verkettungen von Fertigungs- und Montageeinrichtungen
die Material- oder Gepäckbehälter, Ladehilfsmittel
oder der Werkstückträgerfluss gesteuert werden.
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D.
h. vor jedem Richtungswechsel bzw. an manuellen oder automatischen
Stationen werden die Material- oder Gepäckbehälter,
Ladehilfsmittel oder Werkstückträger, nachfolgend
Träger genannt, je nach Bedarf angehalten, positioniert
oder zur Weiterfahrt freigegeben.
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Diese
Module können in verschiedensten Arten der Fördertechnik
(Gurt-, Ketten-, Gliederband-, Zahnriemensystemen etc.) eingesetzt
werden. Wenn die direkte Befestigung nicht möglich ist,
dann werden zusätzlich Adapter für die auf dem
Markt gängigen Fördertechnikfabrikate eingesetzt.
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Stand der Technik:
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Überall,
wo produziert und transportiert wird, sind Massen in Bewegung, welche
in einem bestimmten Rhythmus einen Richtungswechsel durchführen
oder gestoppt werden.
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Dabei
gilt folgende Faustregel:
Je höher die Transportgeschwindigkeit,
also die kinetische Energie der bewegten Massen, umso größer ist
die Belastung der Transportsysteme oder Maschinen.
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Eine
Leistungserhöhung der Systeme ist nur dann möglich,
wenn die zerstörenden Kräfte reduziert werden.
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Wie
oft in der Praxis üblich, werden diese Probleme mit der
Hilfe von Gummipuffern, Federn, hydraulischen Bremszylindern oder
Luftpuffern gelöst.
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Stopper
mit Dämpfungsfunktionen sind z. B. aus der
EP 0 484 648 bekannt.
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Hierbei
sind diese Stopper ausgeführt unter Verwendung von kombinierten
pneumatischen, vertikal und horizontal angeordneten Zylindern. Die Dämpfungsfunktion
erfolgt durch den Einsatz von Drosseln.
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Nachteile des Standes der Technik:
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Der
Einsatz von Gummipuffern, Federn, hydraulischen Bremszylindern oder
Luftpuffern spiegelt sich als Ergebnis in hohen Wartungskosten,
teueren Stillstandzeiten und Produktionsausfällen.
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Im
Falle eines Einsatzes von pneumatischen oder elektrischen Stoppern
mit horizontalen und vertikalen Bewegungsrichtungen der Anschläge,
der Dämpfungswege und der Freigabemechanismen ergeben sich
als große Nachteile, dass der Verfahrweg zwischen Anschlag
und Stoppergrundkörper eine sicherheitsrelevante Gefahren-
oder Quetschstelle darstellt, wodurch v. a. bei höheren
Geschwindigkeiten und auftretenden Kräften durch den zu
stoppenden Träger oder Objekt eine Personengefährdung existiert.
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Ebenfalls
ergibt sich das technisch viel schwerwiegendere Problem, dass v.
a. bei höheren Gewichten die Freigabe des Trägers
große Kräfte erforderlich sind, bedingt durch
die rechtwinklige Anordnung der Zylinder nach unten in Relation
zum Verfahrweg des Stoppers.
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Ein
weiterer Nachteil ist, dass derartige Stopper nach Stand der Technik
in sich komplette Baugruppen sind, bei denen es sich bei den einzelnen Funktionsmodulen
nicht um marktübliche Dämpfer und Zylinder handelt,
sondern um integrierte Bestandteile des Stoppers. Eine Anpassung
an jeweilige Werksvorschriften oder andere Gegebenheiten und ein
schneller Austausch bei Funktionsstörungen ist hierdurch
nicht möglich.
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Zudem
ist Stand der Technik, dass die Dimensionen derartiger Stopper je
nach Typ in Abhängigkeit von den zu stoppenden Kräften
in allen drei Kantenlängen anwachsen und hierdurch ein
sehr großer Variantenreichtum an verbauten Komponenten
existiert. Dies hat auch Auswirkungen auf die Einsatzmöglichkeit
bei beengten Platzverhältnissen z. B. bei Eckumsetzern,
Hebern etc.
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Aufgabe der Erfindung:
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Die
optimale Lösung wird erreicht, wenn die bewegten Massen
gleichbleibend linear über den Bremsweg verzögert
werden. Dies bedeutet die kleinste Bremskraft und kürzeste
Bremszeit.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine optimierte technische und ökonomische
Vorrichtung zum Stoppen und Vereinzeln von Trägern oder
Objekten zu schaffen, unter Vermeidung der aufgezählten
Nachteile aus dem Stand der Technik.
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1
Vergleich von Dämpfungsprinzipien:
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1.1 Hydraulischer Bremszylinder
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(hohe Bremskraft am Hubanfang)
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Am
Anfang der Bremsstrecke wird die Masse zu stark abgebremst. Es entsteht
eine steil ansteigende und flach abfallende Kennlinie. Der größte
Teil der Energie wird am Hubanfang abgebaut.
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1.2 Federpuffer, Gummipuffer
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(hohe Bremskraft am Hubende)
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Über
die gesamte Bremsstrecke wird die Masse mit ständig steigender
Bremskraft bis zum Stillstand verzögert. Es entsteht eine
ansteigende Kennlinie. Federpuffer speichern die Energie, d. h. die
Masse federt wieder zurück.
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1.3 Luftpuffer, pneumatische Endlagendämpfung
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(hohe Bremskraft am Hubende)
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Aufgrund
der Kompressibilität der Luft entsteht eine steil ansteigende
Kennlinie. Am Hubende wird der größte Teil der
Energie abgebaut.
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1.4 Industrie-Stoßdämpfer
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(gleichbleibende Bremskraft)
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Die
Masse wird über die gesamte Bremsstrecke mit konstanter
Bremskraft optimal abgebremst. Die Stoßdämpfer
nehmen die Masse weich auf und verzögern gleichmäßig über
den gesamten Hub. Es entsteht eine konstante lineare Kennlinie und
damit die geringste Belastung für das System. Zusätzlich wird
eine erhebliche Lärmreduzierung erzielt.
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Lösung der Aufgabe:
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Marktübliche,
standardisierte, u. a. selbsteinstellende Industriestoßdämpfer
bilden einen idealen Dämpfungsmechanismus zum Einsatz innerhalb
von Vereinzelern (Stoppern) als Funktionsmodul. Dasselbe gilt für
den Einsatz von marktüblichen, standardisierten Zylindern
für die Halte- und Freigabefunktion.
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Diese
beiden Faktoren werden kombiniert mit einem neuartigen mechanischen
Stoppermechanismus:
Die Bewegung des Anschlags wird ausführt
ohne eine Gefahrenstelle zu erzeugen durch einen sich mitbewegenden
Eingreif- und Fingerschutz ohne Quetschkanten.
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Der
Halte- und Freigabemechanismus, wird in einer Kreisbewegung ausgeführt,
betätigt durch einen beweglichen Schieber mit Zwangsführung.
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Der
komplette Stopper ist unter maximaler Teileverwendung durchgehend über
alle marktüblichen Gewichtsklassen in einem schmalen, standardisierten
Gehäuse untergebracht.
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Vorteile der Erfindung:
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Selbsteinstellende
Industrie-Stoßdämpfer stellen das ideale Dämpfungsmodul
für die beschriebenen Anwendungen in Zusammenhang mit Vereinzeler/Stoppern
dar.
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Im
Kombination mit der vorgelagerten Anschlag- und Freigabemechanik,
speziell auch durch die drehgelagerte Bewegungsbahn, geführt
durch eine Schieberkulisse ergibt sich ein wesentlich geringerer
Kraftaufwand für die Einnahme der jeweiligen Stellungen
unter Realisierung maximaler Sicherheitsaspekte in Hinsicht auf
typische, derzeit marktübliche Gefahrenstellen.
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Hinzu
kommt, dass die universelle Mechanik zu einem hohen Grad an Standardisierung
der Bauteile und einer platzsparenden Bauform führt.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen:
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1 Funktion:
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1.1 Grundstellung
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In
der Grundstellung (1) ist die Schwenkwippe (Pos. 2)
in waagerechter Stellung, und versperrt den Transportweg für
die Träger. Auch bei einem Energieausfall oder einer Not-Stopp-Situation
bewegt sich die Schwenkwippe (Pos. 2) in die Position der
Grundstellung.
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1.2 Stoppstellung
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In
Stoppstellung (2) wurde die Schwenkwippe (Pos. 2)
durch bewegten Träger gegen Stoßdämpfer
(Pos. 5) gedrückt, die kinetische Energie des
Trägers wurde durch einen Stoßdämpfer (Pos. 5)
abgebaut und somit der Träger mit seinem Inhalt schonend
und gedämpft angehalten. Die verbleibende Druckkraft auf
die Schwenkwippe (Pos. 2) ist von dem Gewicht des Trägers
und dem Reibwert zum Förderer abhängig. Nach bisherigem
Stand der Technik wird eine im Verhältnis hohe Zugkraft
benötigt, um den Stoppelement aus dem Fahrbereich des Trägers
zu bewegen.
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Bei
der Erfindung wurde großer Wert darauf gelegt die Schwenkwippe
(Pos. 2) während des Stoppvorgangs in einer stabilen
Stopplage zu halten, um dann anschließend mit sehr geringer
Zugkraft die Weiterfahrt des Trägers zu ermöglichen.
Dies wurde erreicht durch die großzügig ausgelegte
Lagerung in einem stabilen Gehäuse (Pos. 1), und
einen in der Drehrichtung der Schwenkwippe (Pos. 2) abstützenden
Schieber (Pos. 4). Die Schwenkbewegung der Schwenkwippe
(Pos. 2) wird durch das Ziehen des Schiebers (Pos. 4)
von Zylinder (Pos. 6) in Förderrichtung ausgelöst.
Die Schwenkwippe (Pos. 2) rollt an einer Schieberkontur
nach unten. Die benötigte Zugkraft beträgt nur
ein Bruchteil der Kräfte, die aus dem bisherigen Stand
der Technik bekannt sind.
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Durch
diese Lösung kann sich der Stopper auch bei mehrfacher Überlast
selbstständig „befreien".
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Im
Vergleich zu den, auf dem Markt befindlichen Stopper Modulen (Luftpuffer),
hat der Stopper die Fähigkeit, sich auf die effektiven
Massen selbständig einzustellen. Dadurch wird der Träger,
auch bei verschiedenen Belastungen (z. B. Träger leer, Träger
beladen) optimal abgebremst.
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1.3 Freigabestellung
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In
Freigabestellung (3) wurde der Schieber (Pos. 4)
durch einen einfach wirkenden Pneumatik-Zylinder (Pos. 6)
in Förderrichtung bewegt. Dadurch wird der Weg nach unten
für die Schwenkwippe (Pos. 2) frei gemacht, und
der Träger wird für den weiteren Transport freigegeben.
Die Position des Zylinders (Pos. 6) und somit zwangsläufig
auch die Position der Schwenkwippe (Pos. 2) werden durch
Endschalter (Pos. 7) abgefragt. Das Rollengabel (Pos. 3) auf
der Kolbenstange des Stoßdämpfers (Pos. 5)
befestigt, sorgt für minimale Reibung an der Berührungsstelle
zwischen der Schwenkwippe (Pos. 2) und dem Rollengabel
(Pos. 3), um die Kolbenstange des Stoßdämpfers
(Pos. 5) von Radialkräften freizuhalten. Wird
die Druckluftzufuhr durch einem 3/2-Pneumatik-Ventil unterbrochen
bewegt sich die gesamte Mechanik in die Grundstellung und ist bereit
für nächsten Zyklus.
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2 Weitere Varianten:
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Die
Funktion der Pos. 6 (Pneumatik Zylinder) kann durch andere
mechanische oder elektrische Steuerungselemente wie folgt ersetzt
werden, z. B.:
- – Linearer Elektromagnet
- – Elektro-Drehmagnet
- – Elektro-Hubzylinder
- – Verschiedene Elektromotoren
- – Mechanische Hebelkombination
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Innerhalb
der Funktion der Pos. 5 (Stoßdämpfer)
können abweichende mechanische oder elektrische Steuerungselemente
mit ähnlichen dämpfenden Eigenschaften außerhalb
der derzeit marktüblichen Varianten eingesetzt werden,
z. B. auch mit anderen Fluiden oder Medien mit entsprechenden Viskositäten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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