DE102010005146A1

DE102010005146A1 - Fahrbare Transport-und Handhabungseinrichtung mit Luftkissenanordnung und Steuerung

Info

Publication number: DE102010005146A1
Application number: DE201010005146
Authority: DE
Original assignee: Konecranes Lifting Systems GmbH
Current assignee: Konecranes Lifting Systems GmbH
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2011-07-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine fahrbare Transport- und Handhabungseinrichtung zur Aufnahme und zum Transport von Lasten, die einfach und präzise positioniert werden kann. Die Transport- und Handhabungseinrichtung umfasst wenigstens eine Luftkissenanordnung (2a), wenigstens eine Lastaufnahmevorrichtung und wenigstens eine schaltbare Ventilanordnung (22) zur Steuerung verschiedener Betriebszustände des Fahrwerks, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Steuerung des Schaltzustands der Ventilanordnung proportional zur Lastkraft der Lastaufnahmevorrichtung vorgesehen sind. Die Transport- und Handhabungseinrichtung zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass das Fahrwerk eine Luftkissenanordnung (14) umfasst, die mithilfe der schaltbaren Ventilanordnung vorzugsweise rein pneumatisch steuerbar ist, so dass sich der Betriebsdruck der Luftkissenanordnung automatisch an eine durch die Lastaufnahme hervorgerufene veränderte Gewichtsverteilung anpasst. Dabei erfolgt die Lastaufnahme bevorzugt über einen Pneumatikzylinder (21b), von dem über eine Steuerleitung (31) ein Steuerdruck auf mindestens ein Proportionalventil (23) wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Transport- oder Handhabungseinrichtung, mit wenigstens einer Luftkissenanordnung, wenigstens einer Lastaufnahmevorrichtung und wenigstens einer schaltbaren Ventilanordnung zur Steuerung verschiedener Betriebszustände der Luftkissenanordnung.
Solche Transport- und Handhabungseinrichtungen sind beispielsweise bekannt aus der Offenlegungsschrift DE 1 781 176 . Hier wird ein Flurfördergerät mit Luftkissen und Ventilanordnung beschrieben. Unter einer Lastaufnahmevorrichtung sind Luftkissen angeordnet, die einen Ausgleich für eine außermittige Belastung herbeiführen. Zur Verbindung der Kissen mit der Druckluftquelle ist eine Ventilanordnung vorgesehen, die so betätigt werden kann, dass der Druckluftstrom zu den in den Ecken gelegenen Kissen wählbar verändert wird. Die Steuerung des Betriebszustand der Luftkissen erfolgt über den Fahrer.
Ganz allgemein werden Luftkissenanordnungen benutzt, um Lasten ohne Kontakt zum Boden über eine horizontale Fläche zu bewegen. Gegenüber einem konventionellen Räder- und Rollenfahrwerk ermöglichen Luftkissenanordnungen eine äußerst exakte Bewegung auch von großen Lasten aufgrund von nur sehr geringen notwendigen Zug- oder Schubkräften. Ferner kann mit einer Luftkissenanordnung eine millimetergenaue Bewegung der getragenen Last, ohne eine Richtung zwangsläufig vorzugeben, realisiert werden. Grund dafür ist die Tatsache, dass durch eine Luftkissenanordnung keinerlei Einschränkungen hinsichtlich der Rangierrichtung auferlegt werden und dass für eine exakte Positionierung keine Losbrechmomente und Reibungskräfte überwunden werden müssen.
Nachteilig bei Luftkissenanordnungen ist es jedoch, dass der Betriebsdruck des Luftkissens an die jeweilige Gewichtsverteilung der Last angepasst werden muss. Bei einer etwaigen Gewichtsveränderung oder Verlagerung des Gewichts der Last muss der Betriebsdruck entsprechend der neuen Gewichtsverhältnisse angepasst werden. Bei bisher bekannten Transport- und Handhabungseinrichtungen, wie sie z. B. in der DE 1 781 176 offenbart ist, erfolgt eine solche Anpassung manuell.
Für Anwendungen, bei welchen es auf das exakte und einfache Positionieren der Lastaufnahmevorrichtung vor und nach der Lastaufnahme ankommt, sind die bekannten Einrichtungen, wegen ihrer notwendigen manuellen Anpassung des Betriebszustands der Luftkissenanordnung an die nach der Lastaufnahme veränderten Gewichtsverteilungen wenig geeignet. Ein denkbarer Anwendungsfall ist beispielsweise die industrielle Entnahme von Siliziumrohlingen aus für die Kristallzucht vorgesehenen Reaktoren. Bei solchen Anwendungen ist es beispielsweise wünschenswert, dass die Aufnahmeposition und Beweglichkeit der Transport- und Handhabungseinrichtung nicht durch Reaktionskräfte beeinflusst wird, die durch die Lastaufnahme hervorgerufen werden. Dies ist insbesondere bei der Aufnahme und Handhabung von zerbrechlichen, schweren Gegenständen wünschenswert. Der Fahrer einer solchen Transport- und Handhabungseinrichtung sollte günstigerweise nicht durch eine notwendige manuelle Anpassung des Betriebszustands der Luftkissenanordnung nach oder während der Lastaufnahme abgelenkt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine fahrbare Transport- und Handhabungseinrichtung mit wenigstens einer Lastaufnahmevorrichtung und wenigstens einer Luftkissenanordnung bereitzustellen, mit der die exakte Handhabung von Lasten ermöglicht wird und die Nutzung derselben vergleichbar zu herkömmlichen Transport- und Handhabungseinrichtungen mit Rollen- und Räderfahrwerk auf einfache Art und Weise erfolgt. Insbesondere soll durch den Einsatz einer Luftkissenanordnung die Nutzung der Transport- und Handhabungseinrichtung nicht unnötigerweise erschwert werden. Günstigerweise sollten sich durch die Handhabung einer Last weder die Fahreigenschaften noch die Position der Transport- und Handhabungseinrichtung ändern.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Transport- oder Handhabungseinrichtung mit wenigstens einer Luftkissenanordnung, wenigstens einer Lastaufnahmevorrichtung und wenigstens einer schaltbaren Ventilanordnung zur Steuerung verschiedener Betriebszustände der Luftkissenanordnung, die sich dadurch auszeichnet, dass Mittel zur Steuerung des Schaltzustandes der Ventilanordnung proportional zur Lastkraft der Lastaufnahmevorrichtung vorgesehen sind. Vorteilhaft erfolgt die Steuerung des Schaltzustands der Ventilanordnung genau so, dass je nach Lastkraft der Lastaufnahmevorrichtung der Betriebsdruck der Luftkissenanordnung optimal an die veränderte Gewichtsverteilung der Transport- und Handhabungseinrichtung angepasst wird.
So wird in vorteilhafter Art und Weise gewährleistet, dass der Betriebsdruck der Luftkissenanordnung auch nach der Lastaufnahme genügt, um das erhöhte Gesamtgewicht tragen zu können. Eine manuelle Anpassung des Betriebsdrucks kann somit entfallen, was die Handhabung der Transport- und Handhabungseinrichtung erheblich vereinfacht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittel zur Steuerung des Schaltzustands der Ventilanordnung und die Ventilanordnung so ausgelegt, dass die Ventilanordnung den Betriebszustands der Luftkissenanordnung proportional zur Lastkraft der Lastaufnahmevorrichtung steuert.
In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Steuerung des Betriebszustands der Luftkissenanordnung etwa linear oder nach einem beliebig funktionalen Zusammenhang zwischen Betriebszustand der Luftkissenanordnung und Schaltzustand der Ventilanordnung. Der gewünschte funktionale Zusammenhang kann beispielsweise über den Zusammenhang zwischen der Lastkraft der Lastaufnahmevorrichtung und den Mitteln zur Steuerung des Schaltzustands der Ventilanordnung durch eine geeignete Kalibrierung gewonnen werden und wird mithilfe der schaltbaren Ventilanordnung umgesetzt. Vorzugsweise wird ein möglicherweise bestehender proportionale Zusammenhang zwischen den Mitteln zur Steuerung des Schaltzustands der Ventilanordnung und der Lastkraft der Lastaufnahmevorrichtung über die Ventilanordnung an den Betriebszustand der Luftkissenanordnung weitergegeben, indem ein linearer Zusammenhang zwischen Schaltzustand der Ventilanordnung und Steuerung des Betriebszustandes der Luftkissenanordnung durch eine entsprechende Ausgestaltung der Ventilanordnung realisiert wird. Beispielsweise kann in einer rein hydraulischen Ausführung der Erfindung dieser Effekt durch ein bekanntes Proportionalventil mit linear proportionalem Verhältnis zwischen Steuerdruck und Ventilöffnung realisiert werden. Die Erfindung ist aber nicht auf eine solche Ausführung beschränkt, vielmehr kann die Steuerung auch mithilfe eines Ventils mit nicht linear proportionalem Verhältnis realisiert werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Transport- und Handhabungseinrichtung ist vorgesehen, dass die gesamte Transport- und Handhabungseinrichtung mittels der Luftkissenanordnung angehoben und ausgerichtet wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Lastaufnahme hydraulisch und/oder pneumatisch betreibbar. In diesem Fall, ist die schaltbare Ventilanordnung über den Betriebsdruck einer Steuerleitung steuerbar, wobei diese beispielsweise mit einem lastkraftbeaufschlagbaren Pneumatikzylinder und/oder Hydraulikzylinder der Lastaufnahmevorrichtung verbunden ist. In dieser Ausgestaltung der Transport- und Handhabungseinrichtung ergibt sich der Vorzug, dass die Steuerung des Betriebsdrucks der Luftkissenanordnung rein hydraulisch und/oder pneumatisch erfolgt.
In einer solchen besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist beispielsweise die schaltbare Ventilanordnung als Proportionalventil ausgebildet, das wenigstens einen axial verschiebbaren Drosselkolben umfasst, der über den Betriebsdruck einer Druckleitung, beispielsweise verbunden mit der Lastaufnahmevorrichtung, auslenkbar ist. Das Ventilgehäuse umfasst ferner mindestens zwei Anschlüsse, die innerhalb des Ventilgehäuses über einen Drosselkanal verbunden sind. Zweckmäßigerweise ist der Drosselkolben in dem Ventilgehäuse gelagert, wobei je nach Position des axial verschiebbaren Drosselkolbens ein Abschnitt desselben in den Drosselkanal ragt, um so, je nach dort vorliegendem Querschnitt des Drosselkolbens, den Querschnitt des Drosselkanals zu begrenzen. Der Drosselkanal umfasst beispielsweise einen Ringraum, dessen Zentrum vom Drosselkolben ausgefüllt wird und je nach Querschnitt des Drosselkolbens ein entsprechend kleineres oder größeres Volumen umfasst. Die Position des Drosselkolbens lässt sich über eine Steuerkraft einstellen, wobei die Steuerkraft über einen Steuerdruck der auf eine Steuerfläche des Drosselkolbens wirkt, aufgebracht wird. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Steuerfläche auf der Stirnfläche des Drosselkolbens angeordnet, während relativ dazu auf der anderen Seite des Drosselkolbens eine Feder mit einer Federkraft angreift.
Zweckmäßigerweise nimmt der Querschnitt des Drosselkolbens in axialer Richtung ab, so dass der Querschnitt des von dem Drosselkolben verschließbaren Drosselkanals proportional zur axialen Bewegung des Drosselkolbens zunimmt. Dabei kann beispielsweise der Querschnitt des Drosselkolbens von der Stirnfläche aus gesehen, an der sich die Steuerfläche befindet, ab- oder in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung zunehmen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung nimmt der Querschnitt zu, so dass bei zunehmendem Steuerdruck der Drosselkanal in ebenfalls zunehmendem Maße geöffnet wird. Die Querschnittsabnahme kann linear oder auf eine beliebig andere Weise ausgestaltet sein, je nach dem gewünschten funktionalen Zusammenhang zwischen Steuerdruck und Öffnung des Drosselkanals. In einer besonders bevorzugten Variante steht der Steuerdruck und der zu steuernde Betriebsdruck in einem proportionalen Verhältnis zueinander, hervorgerufen beispielsweise durch einen gleichmäßige Abnahme des Querschnitts des Drosselkolbens.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn mindestens eine Ventilanordnung kraftvorbeaufschlagt ist, beispielsweise realisiert durch eine vorzugsweise federbelastete Kraftvorbeaufschlagung des als Drosselkolben ausgebildeten Ventilkörpers, so dass erst ab einem kleinsten Betriebsdruck p1 eine Steuerung des Schaltzustands der Ventilanordnung erfolgt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kraftvorbeaufschlagung über eine Feder realisiert, wobei die Auslenkbarkeit der Feder über einen verstellbaren Anschlag, vorzugsweise in Form einer Stellschraube, eingestellt werden kann. In einer weiteren Ausgestaltung weist der Drosselkolben einen einstellbaren Endanschlag auf, so dass die axiale Bewegung des Drosselkolbens unabhängig vom Steuerdruck begrenzt werden kann.
Zweckmäßigerweise umfasst die Lastaufnahmevorrichtung der Transport- und Handhabungseinrichtung wenigstens einen Hubmast oder eine Hubmastanordnung, mit Hilfe derer die Lastaufnahme heb- und senkbar ist. Die Hubmastanordnung ist vorzugsweise quer zur Hubrichtung also horizontal verstellbar. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Hubmastanordnung in eine Ladebucht der Transport- und Handhabungseinrichtung ein- und ausfahrbar ausgebildet ist. Besonders günstig ist es, wenn die eingefahrene Stellung der Hubmastanordnung so gewählt ist, dass sich eine aufgenommene Last in dieser Stellung etwa im Schwerpunkt der Transport- und Handhabungseinrichtung befindet. Dadurch ist ein besonders sicherer Stand beim Transport besonders schwerer Lasten gewährleistet. Bei einer Variante der Transport- und Handhabungseinrichtung gemäß der Erfindung ist eine Führung der Hubmastanordnung quer zur Hubbewegungsrichtung vorgesehen.
In einer Ausbildung der Erfindung besteht die Luftkissenanordnung aus einer gleichmäßigen Anordnung von Luftkissen. Bei der eingefahrenen Position der Lastaufnahmevorrichtungen über dem Schwerpunkt der Transport- oder Handhabungseinrichtung kann so eine optimale Druckanpassung des Betriebsdrucks der Luftkissenanordnung gewährleistet werden. Vorzugsweise erfolgt die Anordnung der Luftkissen gleichmäßig und symmetrisch zum Schwerpunkt der Transport- und Handhabungseinrichtung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Anordnung von mehreren gleichgearteten und mit gleichem Betriebsdruck betriebenen Luftkissen derart, dass die durch die Luftkissen abgedeckte Fläche anti-proportional zum horizontalen Abstand der Luftkissen zum Schwerpunkt der Transport- und Handhabungseinrichtung ist. So wird auch bei einer ungleichmäßigen Gewichtsverteilung, bei welcher der Schwerpunkt der Transport- und Handhabungseinrichtung mehr zu einer Seite verlagert ist und somit die Verteilung der Luftkissen bevorzugt unsymmetrisch ist, trotzdem eine gleichmäßige Hebewirkung durch die Luftkissen gewährleistet. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass nur eine schaltbare Ventilanordnung zur Steuerung aller Luftkissen notwendig ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die schaltbare Ventilanordnung zur Steuerung verschiedener Betriebszustände einer Luftkissenanordnung so beschaffen, dass der Betriebszustand der Luftkissenanordnung nicht nur proportional zur Lastkraft der Lastaufnahmevorrichtung, sondern zusätzlich proportional zum horizontalen Abstand zwischen der Lastaufnahmevorrichtung und dem Schwerpunkt der Transport- und Handhabungseinrichtung erfolgt. Vorzugsweise sind dann mindestens zwei schaltbare Ventilanordnungen und Luftkissenanordnungen vorhanden.
In einer solchen Ausgestaltung, wie auch im Fall, dass die Lastaufnahmevorrichtung nicht über dem Schwerpunkt der Transport- und Handhabungseinrichtung ihren Ruhezustand findet, wird vorzugsweise mithilfe von mindestens zwei Luftkissenanordnungen, die an der Transport- und Handhabungseinrichtung angeordnet sind, durch eine geeignete Steuerung des Schaltzustandes der Ventilanordnungen das Lastmoment gerade kompensiert.
Dies kann beispielsweise realisiert werden durch eine entsprechend unterschiedliche Abnahme des Querschnitts des Drosselkolbens innerhalb der jeweiligen Ventilanordnungen, oder durch die Kombination von mehreren Proportionalventilen zu jeweils einer schaltbaren Ventilanordnung. In einer anderen Ausgestaltung erfolgt die Kompensation des Lastmoments durch unterschiedliche Federkonstanten in den Proportionalventilen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Transport- und Handhabungseinrichtung wird anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivisch schematische Ansicht der Transport- und Handhabungseinrichtung gemäß der Erfindung, wobei aus Vereinfachungsgründen bestimmte Teile der Transport- und Handhabungseinrichtung nicht dargestellt sind,
2 eine perspektivisch schematische Teilansicht der erfindungsgemäßen Transport- und Handhabungseinrichtung von unten,
3 ein schematischer Längsschnitt durch die in den 1 und 2 dargestellte Transport- und Handhabungseinrichtung,
4 eine Unteransicht der Transport- und Handhabungseinrichtung gemäß der Erfindung,
5 eine der 3 entsprechende Ansicht der Transport- und Handhabungseinrichtung mit eingezogenem Fahrwerk,
6 eine der 5 entsprechende Darstellung der Transport- und Handhabungseinrichtung mit aktivierter Luftkissenanordnung und beispielhafte Darstellung einer Lastaufnahmevorrichtung,
7 eine schematisch perspektivische Ansicht der Transport- und Handhabungseinrichtung gemäß der Erfindung im Gebrauch,
8 Schaltbild der pneumatischen Steuereinrichtung gemäß der Erfindung,
9a Außenansicht des Proportionalventils mit Anschlussstutzen und Stellschraube zur Vorbeaufschlagung des Federdrucks,
9b Schnitt durch das Proportionalventil aus 9a im unbelasteten Zustand und
9c Schnitt durch das Proportionalventil aus 9a im belasteten Zustand.
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die fahrbare Transport- und Handhabungseinrichtung 1 ein Fahrgestell 2 mit einem Grundrahmen, der einen etwa U-förmigen Grundriss bildet und auf seiner in 1 dem Bediener 3 zugekehrten Seite mit einem Gehäuse 4 zur Aufnahme nicht näher bezeichneter Antriebsmittel ausgebildet ist. Als Antriebsmittel sind wenigstens ein Elektromotor und wenigstens eine Druckmittelquelle vorgesehen, beispielsweise in Form eines Kompressors oder dergleichen.
Wie dies insbesondere aus der Unteransicht in 2 ersichtlich ist, sind an dem Fahrgestell 2 an dessen einer Rangierfläche 5 zugekehrten Unterseite als Fahrwerk mehrere Laufräder 6a, 6b vorgesehen, und zwar jeweils zwei in einer gedachten Achse angeordnete nicht-lenkbare Laufräderpaare 6a und ein dem Bediener 3 zugekehrtes lenkbares Laufrad 6b. Das lenkbare Laufrad 6b ist beispielsweise über eine aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellte Deichsel um eine Hochachse (senkrecht zur Rangierfläche 5) schwenkbar. An dem dem Bediener 3 zugewandten Ende der Deichsel können die zur Steuerung der Transport- und Handhabungseinrichtung 1 vorgesehenen Bedienelemente angeordnet sein.
Über die Laufräder 6a, 6b ist die Transport- und Handhabungseinrichtung auf der Rangierfläche 5 in bekannter Art und Weise sowohl angetrieben als auch antriebslos unter Kraftaufwendung durch den Bediener 3 verfahrbar.
Das Fahrgestell bildet weiterhin zwei sich in etwa in Längsrichtung der Transport- und Handhabungseinrichtung 1 erstreckende Schenkel 7 aus, die jeweils die Laufradpaare 6a aufnehmen und die zwischen sich und dem Gehäuse 4 eine Ladebucht 8 ausbilden.
Die Ladebucht 8 ist in der von dem Bediener 3 abgekehrten Richtung offen. Innerhalb dieser ist eine Hubmastanordnung umfassend zwei Hubmasten 9a, 9b quer zu einer Anhebe- und Absetzbewegung verfahrbar angeordnet.
Je nach Anwendungsfall können an den Hubmasten 9a, 9b unterschiedliche Handhabungseinrichtungen für verschiedene zu handhabende Lasten vorgesehen sein.
Bei der in 6 und 7 dargestellten Variante der Transport- und Handhabungseinrichtung ist an den Hubmasten 9a, 9b ein Joch 10 befestigt, dass zur Aufnahme eines Greifers 11 dient, der bei der in 7 beispielsweise dargestellten Anwendung als Greifer für einen Silizium-Schmelztiegel ausgebildet ist.
Die Erfindung ist so zu verstehen, dass die spezifische Anwendung für den Erfindungsgegenstand nicht kritisch ist.
Die Hubmasten 9a, 9b sind mit entsprechenden Einrichtungen zum Heben und Senken des Jochs 10 und der daran angeschlagenen Greifeinrichtung 11 ausgebildet. Anstelle der für den betreffenden Anwendungszweck angepassten Greifeinrichtung 11 können an den Hubmasten 9a, 9b beispielsweise auch die üblichen Traggabeln eines Gabelhubstaplers angeordnet sein.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hubmasten 9a, 9b jeweils auf Gleitschienen 12 quer zur Hubrichtung verfahrbar geführt.
Die der Rangierfläche 5 zugekehrte Unterseite der Schenkel 7 ist jeweils, wie nachstehend noch im Detail beschrieben wird, als Stellfläche 13 zum Absetzen der Transport- und Handhabungseinrichtung auf der Rangierfläche 5 ausgebildet. Hierzu ist vorgesehen, dass das Fahrwerk umfassend die Laufräder 6a, 6b vollständig pneumatisch oder hydraulisch ein- und ausfahrbar ist, wie dies beispielsweise in den 3 und 5 schematisch dargestellt ist. Im ausgefahrenen Zustand stehen die Laufräder 6a, 6b über die Stellfläche hinaus vor, sodass die Transport- und Handhabungseinrichtung mittels der Laufräder 6a, 6b verschiebbar und lenkbar ist. Wie eingangs bereits erwähnt, können die Laufräder 6a, 6b angetrieben sein, ein Antrieb ist allerdings nicht notwendigerweise vorhanden.
Wie dies insbesondere aus der 5 ersichtlich ist, sind die Laufräder 6a, 6b jeweils an einem schwenkbar gelagerten Haltebügel 19 befestigt, der jeweils über Pneumatikzylinder 21a um die Schwenkachse 20 schwenkbar ist. Über eine Betätigung der Pneumatikzylinder 21a wird eine Linearbewegung letzterer in eine Schwenkbewegung der Haltebügel 19 umgesetzt und somit eine Austellbewegung bzw. eine Einziehbewegung des Fahrwerks bzw. des betreffenden Laufrades 6a, 6b bewirkt.
An der der Rangierfläche 5 zugekehrten Unterseite der Schenkel 7 sind weiterhin jeweils Luftkissen 14 vorgesehen, mit denen die Transport- und Handhabungseinrichtung mittels der Laufräder 6a, 6b verschiebbar und lenkbar ist. Wie eingangs bereits erwähnt, können die Laufräder 6a, 6b angetrieben sein, ein Antrieb ist allerdings nicht notwendigerweise vorhanden.
An der der Rangierfläche 5 zugekehrten Unterseite der Schenkel 7 sind weiterhin jeweils Luftkissen 14 vorgesehen, mit denen die Transport- und Handhabungseinrichtung von der Rangierfläche 5 angehoben werden kann, wenn sich das Fahrwerk im eingezogenen Zustand befindet.
Die Luftkissen 14 können beispielsweise in bekannter Art und Weise eine Luftkammer aufweisen, die auf ihrer Unterseite durch eine der Rangierfläche 5 zugekehrten mit Abströmöffnungen versehenen Membrane begrenzt ist. Die Membrane kann so in Bezug auf die Rangierfläche 5 eingezogen sein, dass sich jeweils trichterförmige Volumina ergeben, in denen sich das Luftpolster ausbilden kann.
Aufgrund des erhöhten Gewichts der dem Bediener zugewandten Seite der Transport- und Handhabungseinrichtung und damit einer Verschiebung des Schwerpunktes in diese Richtung, ist wie in 2 ersichtlich auf dieser Seite ein zusätzliches Paar an Luftkissen eingezeichnet. In 4 ist der Schwerpunkt 33 der Transport- und Handhabungseinrichtung eingezeichnet, wobei zusätzlich der horizontale Abstand 32 in Richtung der Längsausdehnung der Ladebuch von zwei Luftkissen eingezeichnet ist. Dies entspricht einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei der beispielsweise eine einzelne schaltbare Ventilanordnung zur Steuerung des Betriebszustands der Luftkissenanordnung ausreicht, um eine Zunahme des Gesamtgewichts durch eine Erhöhung des Betriebsdrucks der Luftkissenanordnung exakt auszugleichen, falls die Lastaufnahme genau über dem Schwerpunkt erfolgt. Diese Anordnung ist aber keinesfalls unbedingt notwendig. In einer anderen Ausgestaltung kann es gewünscht sein verschiedene Luftkissen unabhängig voneinander zu steuern.
Bei eingezogenem Fahrwerk lässt sich die Transport- und Handhabungseinrichtung über die Aktivierung der Luftkissen 14 von der Rangierfläche abheben, sodass eine leichte und nahezu reibungsfreie Verschiebbarkeit der Transport- und Handhabungseinrichtung 1 auf der Rangierfläche möglich ist.
Wie diese nachstehend noch erläutert wird, ermöglicht die Nutzung eines Luftkissenfahrwerks, hier in der beispielhaften Ausführung in Kombination mit einem einziehbaren konventionellen Fahrwerk, die schwimmende Positionierung der Transport- und Handhabungseinrichtung 1 in Bezug auf eine aufzunehmende Last.
Hierzu ist die Transport- und Handhabungseinrichtung mit Mitteln zur Ausrichtung dieser an einer ortsfesten Einrichtung versehen. Als Mittel zur Ausrichtung sind an den Stirnseiten der Schenkel 7 jeweils Distanzgestänge 15 vorgesehen, die ebenfalls druckmittelbeaufschlagt ein- und ausfahrbar sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese über Pneumatikzylinder 16 aus den Schenkeln 7 der Transport- und Handhabungseinrichtung ein- und ausfahrbar.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jedes der beiden Distanzgestänge 15 an seinem führenden Ende mit einem Formstück 17 versehen, dessen führende Kontur kreissegmentförmig gestaltet ist. Beide Formstücke 17 definieren den Umfang eines Kreisbogensegments, dessen Radius bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dem Radius eines im Querschnitt kreisbogenförmigen Schmelzofens 18 entspricht.
Die Transport- und Handhabungseinrichtung 1 gemäß der Erfindung kann beispielsweise zum Transport und zur Handhabung von aus einem Silizium-Schmelztiegel gezogenen Siliziumkristallen ausgebildet sein, die verhältnismäßig schwer und erschütterungsempfindlich sind. Bei dieser Anwendung dient beispielsweise der Schmelzofen 18 als ortsfeste Referenz zur exakten Positionierung der Transport- und Handhabungseinrichtung. Diese kann mittels des Distanzgestänge 15 über die Formstücke 17 exakt an den Schmelzofen 18 herangefahren und positioniert werden.
Wie vorstehend bereits erwähnt, ist der beschriebene Anwendungsfall nur ein Anwendungsbeispiel. Anstelle des Schmelzofens 18 kann jede ortsfeste Referenz dienen. An den Distanzgestängen 15 können anstelle von Formstücken 17 auch Kupplungsmittel vorgesehen sein.
Um ein möglichst erschütterungsfreies Heranfahren bzw. Herantasten der Transport- und Handhabungseinrichtung an den Schmelzofen 18 zu gewährleisten, sind die Pneumatikzylinder 16 mit Überdruckventilen versehen, die bei Überschreiten eines gewissen Drucks ein Abströmen des Druckmittels bzw. der Luft bewirken.
Die Funktionsweise der Transport- und Handhabungseinrichtung in Bezug auf den erwähnten Anwendungsfall ist nun wie folgt. Der Bediener fährt zunächst die Transport- und Handhabungseinrichtung, möglicherweise angetrieben, in die unmittelbare Nähe des aufzunehmenden Objekts, beispielsweise eines aus dem Schmelzofen 18 herauszunehmenden Siliziumkristalls. Die Anfahrt kann in bekannter Art und Weise über die Laufräder der Transport- und Handhabungseinrichtung erfolgen.
Sodann werden die Laufräder 6a, 6b in das Fahrgestell 2 eingezogen, so dass sich die Transport- und Handhabungseinrichtung mit der Stellfläche 13 auf der Rangierfläche 5 absetzt. Im Anschluss hieran kann das Distanzgestänge 15 soweit ausgefahren werden, dass es in etwa mit dem jeweiligen Formstück 17 an der Außenkontur des Schmelzofens 18 anliegt. Hierbei ist eine exakte Justage der Transport- und Handhabungseinrichtung erforderlich, sodass ggf. die gesamte Transport- und Handhabungseinrichtung über die Luftkissen 14 angehoben werden kann (siehe 6). In diesem Zustand lässt sich die Transport- und Handhabungseinrichtung mittels geringster Bedienungskräfte auf der Rangierfläche 5 soweit verschieben, bis die exakte Position eingenommen ist. Eine Deaktivierung der Luftkissen 14 bewirkt wiederum ein Absetzen der Transport- und Handhabungseinrichtung auf der Rangierfläche 5, sodass dies sich quasi ortsfest auf der Rangierfläche abstützt, und zwar in exakt vorgegebener Position.
Sodann können die Hubmasten 9a, 9b parallel zur Ebene der Rangierfläche 5 verfahren werden, um einer an dieser vorgesehenen Greifeinrichtung in die exakte Position zu bringen. Im Folgenden kann dann die aufgenommene Last gehoben und/oder quer verfahren werden.
Um die Last schlussendlich zu transportieren, werden hierzu die Hubmasten 9a, 9b vollständig in die Ladebucht 8 hineingefahren werden, d. h. in Richtung auf das Gehäuse 4. Diese Stellung entspricht vorzugsweise in etwa der Schwerpunktlage der gesamten Transport- und Handhabungseinrichtung, wodurch die Kipp- und Transportstabilität der Transport- und Handhabungseinrichtung entscheidend verbessert wird. Nach Einziehen der Distanzgestänge 15 kann die Transport- und Handhabungseinrichtung je nach Bedarf dann entweder über die Luftkissen 14 oder über die Laufräder 6a, 6b verfahren werden.
Erfolgt der weitere Transport über die Luftkissen 14, so wird aufgrund der erfindungsgemäßen Steuerung einer schaltbaren Ventilanordnung, die die Betriebszustände der Luftkissen steuert, der Betriebsdruck der Luftkissen nach Reaktivierung derselben, automatisch an die neuen Gewichtsverhältnisse angepasst.
In der 6 ist die Lastaufnahmevorrichtung schematisch eingezeichnet, die jeweils die Hubmasten 9a und 9b umfasst und mit entsprechenden Einrichtungen zum Heben und Senken des Jochs 10 und einer daran anschlagbaren, aber nicht eingezeichneten Greifeinrichtung 11 ausgebildet ist. Anstelle der für den betreffenden Anwendungszweck angepassten Ausgestaltung des Jochs 10 an die Greifeinrichtung 11, können an den Hubmast 9a und 9b beispielsweise auch die üblichen Traggabeln eines Gabelhubstaplers angeordnet sein. Wie in 6 dargestellt, wird die Last- und Aufnahmevorrichtung beispielhaft über einen Pneumatikzylinder 21b betrieben. Erfindungsgemäß erfolgt die Steuerung des Betriebsdrucks der Luftkissenanordnung 14 proportional zur aufgenommenen Last, die mit der Lastaufnahmevorrichtung 9 gehoben wird. Derart wird gewährleistet, dass auch bei einem sich verändernden Gesamtgewicht der Transport- und Handhabungseinrichtung und vorzugsweise auch bei einer sich verändernden Gewichtsverteilung der Transport- und Handhabungseinrichtung, sich der Betriebsdruck der Luftkissenanordnung 14 automatisch an die neuen Verhältnisse anpasst. So wird gewährleistet, dass die uneingeschränkte Rangierfähigkeit, die durch die Luftkissenanordnung gegeben ist, keinerlei Beschränkungen durch die Lastaufnahme erfährt.
Eine Steuerung für eine schaltbare Ventilanordnung zur Steuerung der Betriebszustände der Luftkissenanordnung ist schematisch in einem Schaltbild in 8 dargestellt. Die in 8 dargestellte schematische Steuereinrichtung umfasst einen Druckluftanschluss 25 mit einem darauffolgenden einstellbaren Druckventil 24, so dass beispielsweise die Luftkissenanordnung aktiviert als auch deaktiviert werden kann, ähnlich wie es in 5 und 6 dargestellt ist. Ferner sind zwei sich darauf anschließende schaltbare Ventilanordnungen 23 dargestellt, die jeweils eine Luftkissenanordnung steuern.
Die schaltbaren Ventilanordnungen sind hier beispielhaft als einstellbares Drosselventil in Form eines Proportionalventils dargestellt. Die Steuerung dieses Proportionalventils erfolgt über eine Steuerleitung 31, die an einem Pneumatikzylinder 21b angeschlossen ist. Bei dieser beispielhaften Ausführung der Erfindung ist der Pneumatikzylinder an der Lastaufnahmevorrichtung vorgesehen und der Steuerdruck in der Steuerleitung 31 entsprechend proportional zur Lastaufnahme. Beide in diesem Schaltbild schematisch dargestellten Luftkissenanordnungen bestehen jeweils aus zwei Luftkissen 14. Die Luftkissen sind jeweils parallel zueinander angeordnet. Die beiden Proportionalventile 23 umfassen ferner eine Einstellmöglichkeit, mit Hilfe derer das Ventil kraftvorbeaufschlagt werden kann. Erfindungsgemäß ist ferner ein einstellbarer Endanschlag vorgesehen, mit Hilfe derer der maximale Schaltzustand des Proportionalventils einstellbar ist. Dieser Endanschlag ist in 8 nicht dargestellt.
In den 9a, 9b und 9c ist beispielhaft ein Proportionalventil 23 dargestellt, wie es in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung als schaltbare Ventilanordnung einsetzbar ist. In 9a ist eine Außenansicht des Proportionalventils 23 dargestellt, mit einem hohlzylindrischen Gehäuse 34, einem Anschlussstutzen 35 des zu steuernden Druckluftanschlusses, einer Stellschraube 26, mit Hilfe derer die Federvorspannung des Proportionalventils eingestellt werden kann, und einer Platte 37, die mithilfe von zwei Schrauben festgeschraubt wird. Die Platte 37 umfasst einen Druckanschluss für die Steuerleitung 31 und begrenzt den zylindrischen Innenraum des Ventilgehäuses 34, in welchem der Drosselkolben 28 geführt ist.
In 9b ist ein entsprechender Schnitt entlang der Schnittlinie A aus 9a durch das Proportionalventil schematisch wiedergegeben, wobei sich hier das Druckproportionalventil in einem nicht belasteten Zustand befindet. In dieser Schnittansicht wird sichtbar, dass der Innenraum des Ventilgehäuses an der Kontaktfläche zwischen Platte 37 und Ventilgehäuse über Dichtlippen abgedichtet ist. Ferner sind zwei Anschlüsse 35 für die zu steuernde Druckluftleitung erkennbar, die über den Drosselkanal 36 miteinander verbunden sind. Der Drosselkanal 36 durchdringt die hohlzylindrische Gehäusewandung und bildet ferner mit dem axial im Hohlzylinder des Ventilgehäuses geführten Drosselkolben 28 und dem Ventilgehäuse einen Ringraum. Der Drosselkolben 28 ist in axialer Richtung entlang der Symmetrieachse des Drosselkolbens verschiebbar und befindet sich wie in 9b dargestellt mit der Stirnfläche 29 am Steueranschluss 30 des Proportionalventils. Der Drosselkolben ist über Dichtlippen im oberen und unteren Bereich seiner zylindrischen Außenfläche gegen das Ventilgehäuse abgedichtet. Der Drosselkolben lässt sich mit Hilfe einer Steuerkraft, die auf dessen Stirnfläche 29 wirkt, entgegen der Federspannung der Feder 27, die hier innerhalb des Drosselkolbens entlang der Symmetrieachse desselben angeordnet ist, axial verschieben. Die Vorspannung der Feder lässt sich über eine Einstellschraube 26 einstellen, indem die Schraube in das Ventilgehäuse hineingeschraubt wird.
In 9c ist ein weiterer Schnitt des Proportionalventils entlang der gleichen Schnittfläche dargestellt, wobei sich hier das Proportionalventil in einem belasteten Zustand befindet. Der Steuerdruck einer an dem Proportionalventil anliegenden Steuerleitung wird über den Steueranschluss 30 in das Proportionalventil übertragen und liegt an der Stirnfläche 29 des Drosselkolbens an. Bei genügend großem Druck wirkt die so angreifende Kraft gegen die Federkraft der Feder 27, so dass der Drosselkolben entsprechend axial verschoben wird. Wie in 9b und 9c dargestellt, nimmt der Querschnitt des Drosselkolbens in axialer Richtung ab, so dass der Querschnitt des vom Drosselkolben verschließbaren Drosselkanals im Bereich des Ringraums proportional zur axialen Bewegung des Drosselkolbens zunimmt. Die Abnahme 28 des Querschnitts des Drosselkolbens ist hier beispielsweise derart gestaltet, dass in einem unbelasteten Zustand der Drosselkanal maximal verschlossen ist und in einem belasteten Zustand der Drosselkanal maximal geöffnet ist. Die maximale Öffnung des Drosselkanals lässt sich über eine Endanschlag verstellen, wie es in 9c dargestellt ist. Hierzu wird eine Stellschraube so in dem Proportionalventil eingestellt, dass die axiale Bewegung des Drosselkolbens über diese Stellschraube mechanisch begrenzt wird. In einer anderen Ausgestaltung des Proportionalventils ist es möglich, dass der Querschnitt des Drosselkolbens genau in entgegengesetzter Richtung abnimmt, um so genau den gegenteiligen Steuereffekt zu erhalten.
Bezugszeichenliste

1: Transport- und Handhabungseinrichtung
2: Fahrgestell
2a: Luftkissenanordnung
2b: konventionelles Fahrwerk
3: Bediener
4: Gehäuse
5: Rangierfläche
6a, 6b: Laufräder
7: Schenkel
8: Ladebucht
9: Lastaufnahmevorrichtung
9a, 9b: Hubmasten
10: Joch
11: Greifeinrichtung
12: Gleitschienen
13: Stellfläche
14: Luftkissen
15: Distanzgestänge
16: Pneumatikzylinder
17: Formstück
18: Schmelzofen
19: Haltebügel
20: Schwenkachse
21a: Pneumatikzylinder des Fahrwerks
21b: Pneumatikzylinder der Lastaufnahmevorrichtung
22: Schaltbare Ventilanordnung
23: Proportionalventil
24: Einstellbares Druckventil
25: Druckluftanschluss
26: Stellschraube
27: Feder
28: Drosselkolben
29: Steuerfläche
30: Steueranschluss
31: Steuerleitung
32: Horizontaler Abstand eines Fahrwerks zum Schwerpunkt
33: Schwerpunkt
34: Ventilgehäuse
35: Anschlussstutzen
36: Drosselkanal
37: Platte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1781176 A [0002]
DE 1781176 [0004]

Claims

Transport- oder Handhabungseinrichtung (1), mit wenigstens einer Luftkissenanordnung (2a), wenigstens einer Lastaufnahmevorrichtung (9) und wenigstens einer schaltbaren Ventilanordnung (22) zur Steuerung verschiedener Betriebszustände der Luftkissenanordnung (2a), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Steuerung des Schaltzustands der Ventilanordnung (22) proportional zur Lastkraft der Lastaufnahmevorrichtung (9) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastaufnahmevorrichtung (9) hydraulisch und/oder pneumatisch betreibbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Ventilanordnung (22) über den Betriebsdruck einer Steuerleitung (31) steuerbar ist, die mit wenigstens einem lastkraftbeaufschlagbaren Pneumatikzylinder und/oder Hydraulikzylinder (21b) der Lastaufnahmevorrichtung (9) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als schaltbare Ventilanordnung (22) wenigstens ein Proportionalventil (23) vorgesehen ist, das wenigstens einen, axial verschiebbaren Drosselkolben (28) umfasst, der über den Betriebsdruck einer Druckleitung (31) der Lastaufnahmevorrichtung (9) auslenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Drosselkolbens (28) in axialer Richtung abnimmt, so dass der Querschnitt des von dem Drosselkolben (28) verschließbaren Drosselkanals proportional zur axialen Bewegung des Drosselkolben zunimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4–5, dadurch gekennzeichnet, dass der als Drosselkolben (28) ausgebildete Ventilkörper kraftvorbeaufschlagt, vorzugsweise federbelastet, ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkung der Feder (27) im unbelasteten Zustand des als Drosselkolben (28) ausgebildeten Ventilkörpers über einen verstellbaren Anschlag, vorzugsweise in Form einer Stellschraube (26), einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkolben (28) einen einstellbaren Endanschlag aufweist, so dass die axiale Bewegung des Drosselkolbens (28) unabhängig vom Steuerdruck begrenzt werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Transport- oder Handhabungseinrichtung (1) mindestens zwei Luftkissenanordnungen (2a) umfasst und jeder Luftkissenanordnung (2a) eine schaltbare Ventilanordnung (22) zugeordnet ist, wobei die Federkonstanten des federbelasteten Drosselkolben (28) proportional zum mittleren horizontalen Abstand der Luftkissenanordnung (2a) zum Schwerpunkt (23) der Transport- oder Handhabungseinrichtung (1) ist und/oder jeder Luftkissenanordnung (2a) eine schaltbare Ventilanordnung (22) zugeordnet ist, wobei die Querschnittsabnahme des Drosselkolbens (28) antiproportional zum mittleren horizontalen Abstand der Luftkissenanordnung (2a) zum Schwerpunkt (23) der Transport- oder Handhabungseinrichtung (1) ist.