DE102023101993A1

DE102023101993A1 - Klemmvorrichtung zum heben von lasten und gabelstapler mit einer solchen vorrichtung

Info

Publication number: DE102023101993A1
Application number: DE102023101993.7A
Authority: DE
Inventors: Pietro Foroni; Nicola BOVO
Original assignee: Bolzoni SpA
Current assignee: Bolzoni SpA
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2023-01-27
Publication date: 2023-08-24
Also published as: IT202200003308A1; CN116639632A; US20230264935A1

Abstract

Es ist eine Klemmvorrichtung (1) zum Heben einer Last (2) beschrieben, die so ausgebildet ist, dass sie an einen Gabelstapler (100) gekoppelt werden kann, wobei die Klemmvorrichtung (1) umfasst:- einen festen Rahmen (3), der sich in einer Längsrichtung (X) erstreckt und ausgebildet ist, an eine Trägerplatte (102) eines Gabelstaplers (100) gekoppelt zu werden);- zwei Backen (4), die einander gegenüberliegen und entlang der Längsrichtung (X) gleitend mit dem festen Rahmen (3) verbunden sind, um eine Last (2) in Griff festzuspannen; wobei jede Backe (4) umfasst:- einen Träger (5), der mit dem festen Rahmen (3) verbunden ist und so konfiguriert ist, dass er in integraler Weise mit dem festen Rahmen (3) in einer vertikalen Richtung (Y) und in gleitender Weise relativ zu dem festen Rahmen (3) in der Längsrichtung (X) bewegt werden kann);- eine Platte (6), die mit dem Träger (5) gekoppelt ist und eine Oberfläche (60) aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie mit einer zu handhabenden Last (2) in Kontakt kommt;- mindestens eine Kopplungsbaugruppe (7), die dem Träger (5) und der Platte (6) zugeordnet und so konfiguriert ist, dass sie die Platte (6) mit einer Bewegungskomponente in einer Richtung orthogonal zu der Platte (6) und einer Bewegungskomponente in vertikaler Richtung (Y) beweglich mit dem Träger (5) koppelt; wobei sich die Platte (6) annähernd an die Platte (6) der gegenüberliegenden Backe (4) und entlang der vertikalen Richtung (Y) von einer ersten Konfiguration, in der sie dem Träger (5) angenähert ist, zu einer zweiten Konfiguration bewegt, in der sie in Bezug auf den Träger (5) beabstandet und abgesenkt ist, wenn der Träger

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung zum Heben einer Last, wie z.B. eines oder mehrerer Haushaltsgeräte.
Die vorliegende Erfindung findet nützliche Verwendung im Zusammenhang mit Gabelstaplern, zum Heben und Bewegen verschiedener Arten von Lasten, insbesondere von Haushaltsgeräten.
Heutzutage sind verschiedene Arten von Gabelstaplern zum Handhaben von Lasten wie verpackten Waren, Rollen oder anderen Gegenständen bekannt.
Es sei darauf hingewiesen, dass ein bekannter Gabelstapler im Allgemeinen aus einem Mast besteht, mit dem eine vertikal bewegliche Trägerplatte gleitend verbunden ist und an dem eine spezielle Vorrichtung zum Greifen der zu handhabenden Last befestigt ist, z. B. Klemmen, Gabeln oder Schieber vom Zug-Schub-Typ.
Insbesondere für die Handhabung von Haushaltsgeräten ist es bekannt, die bewegliche Trägerplatte mit Klemmen auszustatten.
Bekannte Klemmvorrichtungen bestehen im Allgemeinen aus einem festen Rahmen, der auf einer solchen Trägerplatte montiert ist, und einem Paar von Backen, die gleitend mit dem Rahmen verbunden sind und durch Linearaktoren betätigt werden.
Diese Backen bestehen insbesondere aus Platten, die dazu bestimmt sind, mittels eines Antriebssystems in Annäherung aneinander bewegt zu werden, bis sie mit der Last in Kontakt kommen, und diese dann mit einer ausreichenden Einspannkraft festzuspannen, um sie anheben zu können. Diese Platten haben in der Regel eine Innenfläche, die mit Gummi beschichtet ist und einen hohen Reibungskoeffizienten aufweist, so dass beim Anheben der Last ein fester Griff mit dieser gewährleistet ist.
Um das Haushaltsgerät nicht zu beschädigen, ist es auch bekannt, die Einspannkraft entsprechend der zu handhabenden Last einzustellen, um die Backen bei schwereren Lasten mit einer höheren Kraft und bei leichteren Lasten mit einer geringeren Kraft festzuspannen.
Zur Einstellung der Einspannkraft sind beispielsweise Systeme bekannt, die den Einbau eines Ventils in die oben beschriebene Klemmvorrichtung vorsehen, das manuell über einen Hebel eingestellt werden kann, der mehrere Arbeitsstellungen einnehmen kann, die jeweils einem Einspanndruckwert entsprechen, der wiederum einer entsprechenden Einspannkraft entspricht. Mit Hilfe dieses Hebels kann der Bediener die Backen je nach Gewicht der zu hebenden Last spannen oder lockern.
Alternativ zum Hebel ist auch die Verwendung computergestützter Benutzeroberflächen bekannt, die z. B. auf einem Display angezeigt werden können.
Nachteilig ist, dass bei Klemmvorrichtungen, bei denen der Hebel vorhanden ist, der Einspanndruck nicht präzise eingestellt wird, sondern von einem Bediener manuell gewählt wird, ebenso wie bei Systemen mit einer Computerschnittstelle.
Nachteilig ist, dass die Installation des zusätzlichen Ventils an der Klemmvorrichtung hydraulische und/oder elektrische Änderungen am bestehenden Antriebssystem erfordert.
Es sind auch Systeme zur Einstellung der Einspannkraft bekannt, die Sensoren, wie Fotozellen oder Ultraschall, enthalten, die an der Klemmvorrichtung angebracht sind. Diese Sensoren sind insbesondere geeignet, die Abmessungen einer Last, d. h. Höhe, Länge und Breite, die sich zwischen den Backen befindet, oder die Position der Spannbacken zu erfassen. Die erfassten Informationen über die Abmessungen der Last werden an eine mit dem Antriebssystem verbundene Steuereinheit weitergeleitet, die den Einspanndruck entsprechend, d. h. anhand der Abmessungen der Last, einstellt. Die verschiedenen Kombinationen und/oder Typen der Last werden nämlich im Voraus in eine Speichereinheit geladen, die ebenfalls mit dem Antriebssystem verbunden ist, so dass jeder Abmessung ein relativer Einspanndruck zugeordnet ist. Der Einspanndruck wird auch in diesem Fall von einem Magnetventil erzeugt, das an der Klemmvorrichtung installiert und mit dem Antriebssystem verbunden ist.
Nachteilig ist, dass solche Systeme zur Einstellung der Einspannkraft keine Unterscheidung von Lasten mit gleichen Abmessungen, aber unterschiedlichem Gewichten ermöglichen.
Diese Art von Systemen erfordert auch die Installation eines Proportionalmagnetventils zur Einstellung der verschiedenen Drücke und ist so vorprogrammiert, dass jeder Lastform/Dimension ein entsprechender Druckwert zugeordnet ist. Außerdem sind solche Systeme komplexer und mit höheren Kosten verbunden als die Systeme, die eine Hebel/Computer-Schnittstelle bereitstellen.
Es sind auch andere Arten von Einstellsystemen bekannt, die das Ausführen eines anfänglichen Anhebens der Last vorsehen, um das Gewicht der Last selbst zu bestimmen, z. B. mit Hilfe der Wägezellen oder durch Messung des zum Anheben erforderlichen Drucks. Insbesondere wird zum Anheben der Last ein vordefinierter Anfangs-Spanndruck aufgebracht, der auch schwerste Lasten anheben kann. Nachdem das Gewicht der Last ermittelt wurde, wird der für das Anheben der Last geeignete Einspanndruck bestimmt und eingestellt.
Nachteilig ist, dass bei den Systemen, bei denen ein anfängliches Anheben vorgesehen ist, die Last eine bestimmte Zeit festgespannt werden muss, indem der maximale Einspanndruck auf diese aufgebracht wird, auch bei leichteren Lasten, und genau das ist der Zustand, der vermieden werden soll, weil er die Last beschädigen könnte.
Darüber hinaus müssen auch im Fall solcher Systeme die erhöhten Kosten und die Komplexität berücksichtigt werden, die sich aus den zusätzlich erforderlichen elektronischen und hydraulischen Systemen und den damit verbundenen Änderungen an den Klemmvorrichtungen ergeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu überwinden und insbesondere eine Klemmvorrichtung zum Heben einer Last zu schaffen, die eine genaue und einfache Einstellung der Einspannkraft in Abhängigkeit vom Gewicht der zu hebenden Last ermöglicht, um eine Beschädigung der Last selbst aufgrund eines zu starken Festspannens der Backen zu vermeiden.
Diese und weitere Aufgaben gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch die Realisierung einer Klemmvorrichtung zum Heben einer Last gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Klemmvorrichtung zum Heben einer Last sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Merkmale und Vorteile des Systems von Klemmen zur Handhabung von Lasten gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, die als beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen ist, unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen deutlicher, wobei:

- 1 eine perspektivische Ansicht einer Klemmvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 eine Frontalansicht einer Klemmvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Betrieb zeigt;
- 3a, 3b und 3c jeweils eine perspektivische Ansicht, eine Explosionsdarstellung und eine Schnittdarstellung eines isolierten Details einer Klemmvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsform zeigen;
- 4, 5a und 5b im Schnitt Seitenansichten einiger Teile der 3a-3c zeigen, die in die Klemmvorrichtung eingesetzt sind;
- 6a und 6b in einer Frontal- bzw. Schnittansicht weitere Details einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung zeigen;
- 7 eine Explosionsdarstellung einiger Details einer Klemmvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt;
- 8a und 8b Seitenansichten eines Details der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform zeigen;
- 9a und 9b Seitenansichten eines Details der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung in einer dritten Ausführungsform zeigen;
- 10 ein Diagramm der Kräfte zeigt, die in der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung wirken;
- 11 eine auf einem Gabelstapler montierte Klemmvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird eine Klemmvorrichtung 1 zum Heben einer Last 2 beschrieben. Diese Klemmvorrichtung 1 ist so angeordnet, dass sie an einen Gabelstapler 100 gekoppelt werden kann, wie in 10 zu sehen ist.
Zur vorliegenden Erfindung gehört daher auch ein Gabelstapler 100, der einen sich entlang einer vertikalen Richtung Y erstreckenden Mast 101, eine mit dem Mast 101 gleitend gekoppelte Trägerplatte 102 und die an der Trägerplatte 102 befestigte Klemmvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
Die Klemmvorrichtung 1 besteht aus einem festen Rahmen 3, der sich in einer Längsrichtung X erstreckt und an eine Trägerplatte 102 eines Gabelstaplers 100 gekoppelt werden kann.
Die Klemmvorrichtung 1 umfasst außerdem zwei einander gegenüberliegende Backen 4, die entlang der Längsrichtung X gleitend mit dem festen Rahmen 3 verbunden sind, um an einer Last 2 in Griff festgespannt zu sein.
Zu beachten ist, dass jede Backe 4 einen Träger 5 umfasst, der mit dem festen Rahmen 3 verbunden ist. Diese Verbindung wird mit Hilfe von Führungsprofilen 14 und in diese Profile 14 eingesetzten Schuhen (nicht abgebildet) hergestellt.
Der Träger 5 ist so konfiguriert, dass sie mit dem festen Rahmen 3 in einer vertikalen Richtung Y fest verbunden ist. Insbesondere wird der Träger 5 nach oben bewegt, um die Last 2 anzuheben.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe „hoch“, „niedrig“, „oben“ und „unten“ sowie „vertikal“ und „horizontal“ im weiteren Verlauf dieser Beschreibung erst nach der Installation der Klemmvorrichtung 1 zu verstehen sind.
Jeder Träger 5 ist außerdem so konfiguriert, dass er relativ zum festen Rahmen 3 in der Längsrichtung X gleitend beweglich ist. Mit anderen Worten ist der Träger 5 mit dem festen Rahmen 3 in vertikaler Richtung Y starr verbunden, da der feste Rahmen 3 mit der Trägerplatte 102 gekoppelt ist, die in vertikaler Richtung Y beweglich ist. Der Träger 5 ist ebenfalls in der Längsrichtung X relativ zum festen Rahmen 3 beweglich.
Jede Backe 4 umfasst außerdem eine Platte 6, die mit dem Träger 5 verbunden ist und eine Oberfläche 60 aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie mit einer zu handhabenden Last 2 in Kontakt kommt. Insbesondere hat diese Fläche 60 einen Reibungskoeffizienten, so dass mit der Last 2 eine gewisse Haftreibung µ erreicht wird, auf die im weiteren Verlauf dieser Beschreibung noch näher eingegangen wird.
Die Klemmvorrichtung 1 umfasst auch Aktoren 12, die mit den Backen 4 verbunden und so konfiguriert sind, dass sie die Stützen 5 und die zugehörigen Platten 6 entlang der Längsrichtung X in Bezug auf den festen Rahmen 3 bei Annäherung an eine Last 2 bewegen.
Die Backen 4 erstrecken sich im Wesentlichen in einer Ebene, die senkrecht zur Längsrichtung X liegt. Zu dieser Ebene gehört eine Querrichtung Z, die somit orthogonal zur Längsrichtung X ist.
Es ist daher zu beachten, dass die Längsrichtung X eine erste horizontale Richtung ist. Die vertikale Richtung Y ist die Richtung, in der sich der Mast 101 des Gabelstaplers 100 erstreckt, d. h. entlang derer die Trägerplatte 102, an der die Klemmvorrichtung 1 befestigt ist, senkrecht zur Längsrichtung X gleitet. Die Querrichtung Z, die eine Richtung darstellt, die zur Ebene der Backen 4 gehört, die senkrecht zum festen Rahmen 3 angeordnet sind, ist eine zweite horizontale Richtung, die orthogonal zur vertikalen Richtung Y und zur Längsrichtung X verläuft.
Unter Bezugnahme auf die 3a-3c, 8a-8b und 9a-9b umfasst jede Backe 4 gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens eine Kopplungsbaugruppe 7, die mit dem Träger 5 und der Platte 6 verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Platte 6 beweglich mit dem Träger 5 verbindet. Die Kopplungsbaugruppe 7 befindet sich zwischen der Platte 6 und dem Träger 5.
Insbesondere ist die Kopplungsbaugruppe 7 so konfiguriert, dass die Platte 6 und der Träger 5 zwischen ihnen mit einer Bewegungskomponente in einer Richtung orthogonal zur Platte 6 und einer Bewegungskomponente in vertikaler Richtung Y beweglich sind.
Insbesondere bewegt sich die Platte 6 dank der Kopplungsbaugruppe 7 in Annäherung an die Platte 6 der gegenüberliegenden Backe 4 und entlang der vertikalen Richtung Y nach unten, von einer ersten Konfiguration, in der sie sich dem Träger 5 nähert, zu einer zweiten Konfiguration, in der sie in Bezug auf den Träger 5 beabstandet und abgesenkt ist, wenn der Träger 5 in der vertikalen Richtung Y angehoben wird und wenn die Backen 4 die Last 2 in Griff festzuspannen.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Kopplungsbaugruppe 7 jeder Backe 4 eine Führung 70 und ein mit der Führung 70 gleitend verbundenes Gleitstück 80.
Die Führung 70 ist beispielsweise mit dem Träger 5 verbunden, während das Gleitstück 80 mit der Platte 6 verbunden ist.
Alternativ kann die Führung 70 der Platte 6 zugeordnet sein, während das Gleitstück 80 dem Träger 5 zugeordnet sein.
Es ist zu beachten, dass sich die Führung 70 entlang einer Erstreckungsrichtung K erstreckt, die in Bezug auf die Längsrichtung X geneigt ist.
Das Gleitstück 80 ist so konfiguriert, dass er sich in Bezug auf die Führung 70 entlang einer solchen Erstreckungsrichtung K bewegt, was zu einer Hin- und Herbewegung zwischen der Platte 6 und dem Träger 5 führt.
Insbesondere die Gestalt der Führung 70, die gegenüber der Längsrichtung X und somit auch gegenüber der vertikalen Richtung Y geneigt ist, führt zu der horizontalen Bewegungskomponente und der vertikalen Bewegungskomponente der Platte 6 gegenüber dem Träger 5, wie in den 4-5b dargestellt.
Es ist zu beachten, dass die Erstreckungsrichtung K auf die Platte 6 der gegenüberliegenden Backe 4 gerichtet ist. Insbesondere ist die Erstreckungsrichtung K von oben auf den Träger 5 und von unten auf die Platte 6 ausgerichtet.
Dementsprechend hat die Führung 70 ein oberes Hubende 70a, das dem Träger 5 zugewandt ist, und ein unteres Hubende 70b, das der Platte 6 zugewandt ist.
Insbesondere befindet sich das Gleitstück 80 am oberen Ende des Hubs 70a in einer Stufe vor dem Heben, wie in den 5a und 5b dargestellt. Das Gleitstück 80 hingegen befindet sich, wie in 4 dargestellt, in Zwischenpositionen der Führung 70, bis er gegebenenfalls das untere Hubende 70b erreicht, wenn das Anheben des Trägers 5 im Gange ist.
In diesem Sinne führt genau die Ausrichtung der Führung 70 dazu, dass sich die Platte 6 von dem Träger 5 der gleichen Backe 4 entfernt und die gegenüberliegende Backe 4 sich der Platte 6 nähert, wenn sich das Gleitstück 80 aus seiner anfänglichen oberen Hubendstellung 70a bewegt.
Wenn der Träger 5 angehoben wird, bewegt sich die Platte 6 dann auf die Last 2 zu und übt einen Druck auf sie aus. Weitere Einzelheiten zur Funktionsweise der Klemmvorrichtung 1 sind in einem späteren Teil dieser Beschreibung enthalten.
Da die Führung 70 nach unten gerichtet ist, umfasst die Klemmvorrichtung 1 vorzugsweise ein Schubelement 10, um die Platte 6 in einer Phase vor dem Heben, d.h. in der anfänglichen oberen Hubendstellung 70a, in der ersten Konfiguration zu halten. Das Schubelement 10 ist so konfiguriert, dass es einen Druck nach oben auf die Platte 6 ausübt. Insbesondere ist dieser Druck größer als das Gewicht der Platte 6. Andernfalls würde die Platte aufgrund der Schwerkraft dazu neigen, sich in die untere Hubendstellung 70b zu begeben.
In den 6a und 6b ist das Schubelement 10 zwischen dem Träger 5 und der Platte 6 angeordnet. Dieses Schubelement 10 besteht beispielsweise aus einer Gasfeder 11, die mit der Platte 6 und dem Träger 5 verbunden ist, um den Druck auf die Platte 6 auszuüben. Alternativ kann auch eine andere Art von Feder verwendet werden.
Das Schubelement 10 kann alternativ auch mit einer anderen Art von Federn, z. B. Schrauben- oder Tellerfedern, ausgestattet sein.
Es ist zu beachten, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Erstreckungsrichtung K mit der vertikalen Richtung Y einen Winkel α zwischen 10° und 35° bildet. Vorzugsweise liegt der Winkel α zwischen 15° und 30. Noch besser ist es, wenn der Winkel α zwischen 20° und 25° liegt. Weitere Einzelheiten über den Winkel α sind weiter unten dargestellt.
Noch bevorzugter ist es, wenn die Führung 70 durch einen Schlitz definiert wird, während das Gleitstück 80 durch einen Stift 81 definiert wird.
Mit anderen Worten, die Führung 70 ist als Durchgangsloch, z. B. als Langloch, das sich entlang der Erstreckungsrichtung K erstreckt, ausgebildet, in das der Stift 81 eingeführt wird.
In einer ersten Ausführungsform ist die Führung 70 am Träger 5 befestigt, während das Gleitstück 80 an der Platte 6 befestigt ist. Das heißt, die Führung 70 und das Gleitstück 80 sind Elemente, die vom Träger 5 und von der Platte 6 getrennt, aber mit diesen verbunden sind.
Nach einer zweiten Ausführungsform ist die Führung 70 jedoch am Träger 5 ausgebildet, d. h. sie ist Teil des Trägers 5 selbst, während das Gleitstück 80 an der Platte 6 ausgebildet ist, d. h. es ist Teil der Platte 6 selbst.
Gemäß der ersten Ausführungsform umfasst die Kopplungsbaugruppe 7 einen ersten Block 71, auf dem die Führung 70 vorgesehen ist.
Darüber hinaus umfasst die Kopplungsbaugruppe 7 einen zweiten Block 82, der mit dem Gleitstück 80 gekoppelt ist.
Der erste Block 71 und der zweite Block 82 sind insbesondere in den 3a-3c dargestellt.
Das Gleitstück 80 ist vorzugsweise starr mit dem zweiten Block 82 verbunden. Alternativ kann das Gleitstück 80 auch Teil des zweiten Blocks 82 sein.
In jedem Fall ist die Bewegung des zweiten Blocks 82 auf die Bewegung des Schiebers 80 in Bezug auf die Führung 70 zurückzuführen, wie im Folgenden näher erläutert wird.
Es ist daher zu beachten, dass der erste Block 71 starr mit dem Träger 5 verbunden ist, während der zweite Block 82 starr mit der Platte 6 verbunden ist.
Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der erste Block 71 einen Sitz 72, der dazu bestimmt ist, den zweiten Block 82 aufzunehmen und eine Verschiebung des zweiten Blocks 82 in Bezug auf den ersten Block 71 zu ermöglichen, um die Platte 6 zwischen der ersten und der zweiten Konfiguration umzuschalten. Insbesondere ist der Sitz 72 eine Öffnung, die sich vorzugsweise in einem zentralen Teil des ersten Blocks 71 befindet. Vorzugsweise ist diese Öffnung eine Durchgangsöffnung und befindet sich an den zentralen Seiten des ersten Blocks 71.
Der zweite Block 82 befindet sich innerhalb des Sitzes 72.
Vorzugsweise besteht der erste Block 71 aus mindestens einer Führung 70 und der zweite Block 82 aus mindestens einem Gleitstück 80.
Vorzugsweise besteht jeder erste Block 71 aus zwei Führungen 70 und jeder zweite Block 82 aus zwei Gleitstücken 80, d.h. zwei Stiften 81.
Die Führungen 70 sind vorzugsweise seitlich in Bezug auf den Sitz 72 angeordnet.
Der zweite Block 82 wiederum ist so gestaltet, dass er die Gleitstücke 80 an zwei Seitenflächen aufnimmt. Vorzugsweise weist der zweite Block 82 zwei Sacklöcher 800 auf, die jeweils einen Stift 81 mit Zwangskopplung aufnehmen können. Die Stifte 81 sind in die Führungen 70 mit freier Kopplung eingesetzt und somit starr mit dem zweiten Block 82 verbunden.
Der zweite Block 82 kann daher frei in den ersten Block 71 entlang der Erstreckungsrichtung K der Führung 70 gleiten.
Bei der ersten Ausführungsform ist der erste Block 71 vorzugsweise am Träger 5 und der zweite Block 82 an der Platte 6 befestigt.
Insbesondere weist der erste Block 71 zwei oder mehr Durchgangslöcher 74 auf, die eine Kopplung mit dem Träger 5 ermöglichen. Die Durchgangslöcher 74 befinden sich z. B. an den Umfangspositionen des ersten Blocks 71.
Jeder Träger 5 verfügt vorzugsweise auch über ein Gehäuseteil 50, das so ausgebildet ist, dass der erste Block 71 in geeigneter Größe darin eingesetzt werden kann, wie in 7 dargestellt.
Vorzugsweise hat auch der zweite Block 82 zwei oder mehr Gewindelöcher 75, um die Kopplung mit der Platte 6 zu ermöglichen, vorzugsweise an den Stirnseiten.
Die Platte 6 und der Träger 5 werden mit Gewindeschrauben 76 durch die Gewindelöcher 75 und die Durchgangslöcher 74, die ebenfalls vorzugsweise mit Gewinde versehen sind, an den zweiten Block 82 bzw. an den ersten Block 71 geschraubt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst jede Backe 4 vier Kopplungsbaugruppen 7, d. h. vier erste Blöcke 71 und vier zweite Blöcke 82, die jeweils in einen entsprechenden ersten Block 71 eingesetzt sind. Insbesondere sind die Kopplungsbaugruppen 7 paarweise einander gegenüber angeordnet.
Dementsprechend hat jeder Träger 5 vorzugsweise vier Aufnahmeteile 50.
Dadurch können die ersten und zweiten Blöcke 71, 82 bei Bedarf entfernt oder unabhängig voneinander angeordnet werden.
Vorzugsweise sind die Gewindeschrauben 76 für die Verbindung zwischen den ersten Blöcken 71 und dem Träger 5 einstellbar, so dass ihre Position entlang der Längsrichtung X unabhängig voneinander verändert werden kann. Auf diese Weise ist die Klemmvorrichtung 1 an die Form der Last 2 anpassbar und kann die Geometrie der Platte 6 an die der Last 2 anpassen.
Vorteilhafterweise ist es möglich, den Griff der Last 2 durch die beschriebene Klemmvorrichtung 1 weiter zu verbessern.
Bei der zweiten Ausführungsform sind sowohl die Führung 70 als auch das Gleitstück 80 direkt Teil des Trägers 5 selbst bzw. der Platte 6 selbst oder umgekehrt. Vorzugsweise ist die Führung 70, wie in den 8a und 8b gezeigt, im Träger 5 ausgeführt. Andererseits hat die Platte 6 einen vorstehenden Abschnitt 61, der sich entlang der Erstreckungsrichtung K der Führung 70 erstreckt, so dass sie in die Führung 70 eingeführt werden kann. Bei dieser Ausführungsform wird das Gleitstück 80 also durch den vorstehenden Teil 61 der Platte 6 definiert.
Gemäß einer dritten Ausführungsform umfasst das erste Kopplungselement 7 einen Hebel 83, der mit einem Ende 83a am Träger 5 und mit dem gegenüberliegenden Ende 83b an der Platte 6 angelenkt ist.
In dieser Ausführungsform sind die Platte 6 und der Träger 5 so konfiguriert, dass sie sich durch Drehung des Hebels 83 in Bezug auf den Träger 5 und die Platte 6 zueinander bewegen. Auf diese Weise entspricht ein Anheben des Trägers 5 entlang der vertikalen Richtung Y einer Drehung der Platte 6 nach unten und damit einer horizontalen Bewegungskomponente in Annäherung zur Platte 6 der gegenüberliegenden Backe 4 und einer vertikalen Bewegungskomponente nach unten. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Hebel 83 vorzugsweise so angeordnet, dass er in Richtung der Platte 6 nach oben ragt.
In dieser dritten Ausführungsform weist der Träger 5 vorzugsweise einen vertieften Abschnitt 73 auf, der zur Aufnahme des Hebels 83 dient.
Ein Beispiel für eine solche Ausführungsform ist in den 9a und 9b dargestellt.
Das Funktionsprinzip der Klemmvorrichtung 1 ist im Folgenden beschrieben. Insbesondere wird im Folgenden speziell auf die oben beschriebene erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, aber das unten dargestellte Funktionsprinzip ist auch auf die zweite und dritte Ausführungsform sowie auf weitere Ausführungsformen anwendbar, die in dieser Beschreibung nicht enthalten sind, aber in den Schutzbereich fallen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
In der Tat sind Ausführungsformen in der vorliegenden Erfindung enthalten, in denen die Platte 6 auf die Stütze 5 in einer solchen Weise eingeschränkt ist, dass sowohl eine horizontale Bewegungskomponente, d.h. ein Austritt in Bezug auf die Stütze 5 selbst, d.h. weg von der Stütze 5 selbst, als auch eine vertikale Bewegungskomponente in Bezug auf die Stütze 5 vorgesehen sind.
Der Betrieb läuft folgendermaßen ab: eine Last 2 wird wie oben beschrieben zwischen den Backen 4 eingespannt, wobei eine begrenzte Vorlast-Einspannkraft aufgebracht wird, die nur notwendig ist, um eine Haftung zwischen den Platten 6 und der Last 2 zu erreichen. Insbesondere kann je nach Haftreibungskoeffizient zwischen der Platte 6 und der Last 2 der Winkel α so gewählt werden, dass die Haftbedingung durch Aufbringen einer begrenzten Einspannkraft erfüllt wird.
Anschließend werden die Backen 4 angehoben, insbesondere durch Aufwärtsgleiten entlang der vertikalen Richtung Y durch die mit dem Mast 101 des Gabelstaplers 100 verbundene Trägerplatte 102.
In einer anfänglichen Hebephase bleibt die Last 2 auf dem Boden, wobei die Platten 6 aufgrund des Anhebens der Stützen 5 und der daraus resultierenden Bewegung der ersten Blöcke 71 stillstehen. Es findet also eine Relativbewegung der zweiten Blöcke 82 gegenüber den ersten Blöcken 71 statt, die ein relatives Gleiten zwischen den Führungen 70 und den Stiften 81 bewirkt.
Aufgrund der Neigung der Erstreckungsrichtung K der Führungen 70 kommt es anschließend zu einem fortschreitenden Austritt der zweiten Blöcke 82 und der Platten 6 aus der Ebene der Stützen 5, d. h. zu einem Versatz aus der Querrichtung Z. Durch das fortschreitende Anheben der Stützen 5 und das relative Gleiten des Gleitstücks 80 in Bezug auf die Führung 70 scheint es daher, dass die Platten 6 die Last 2 zunehmend zusammendrücken, wobei die auf die Last 2 ausgeübte Einspannkraft erhöhen wird.
Im Hinblick auf die wirkenden Kräfte wird im Folgenden davon ausgegangen, dass die Reibungen zwischen den Stiften 81 und den Führungen 70 vernachlässigt werden. Diese Annahme ist vernünftig, da diese Bauteile einen besonders geringen Grad an Oberflächenrauhigkeit aufweisen.
Wie aus der 5b hervorgeht, gibt es also eine resultierende Kraft R, die von jedem Träger 5 auf die entsprechende Platte 6 ausgeübt wird, die senkrecht zur Erstreckungsrichtung K der Führung 70 verläuft und daher unter einem Winkel zur Längsrichtung X geneigt ist, der dem gleichen Winkel α entspricht, den die Erstreckungsrichtung K mit der vertikalen Richtung Y bildet.
Diese Kraft kann daher in eine vertikale Komponente Rv und eine horizontale Komponente Rh zerlegt werden. Genauer entspricht die horizontale Komponente Rh der resultierenden Kraft R der Einspannkraft, die von der Platte 6 auf die Last 2 ausgeübt wird. Andererseits entspricht die vertikale Komponente Rv der resultierenden Kraft R der Hubkraft der Last 2.
Unter dieser Annahme sind die vertikale Komponente Rv der resultierenden Kraft R und die horizontale Komponente Rh der resultierenden Kraft R durch die Beziehung verknüpft: $R v = R h \cdot t a n α$
Folglich entspricht eine Zunahme der Einspannkraft Rh einer fortschreitenden Zunahme der vertikalen Komponente RV, d. h. der Hubkraft.
Wenn Rv den Wert um die Hälfte des Gewichts der Last 2 übersteigt - das halbe Gewicht wird berücksichtigt, da es sich um zwei Backen 4 handelt - wobei auch das Gewicht der Platten 6 außer Acht gelassen wird, da es durch den Druck der Schubelemente ausgeglichen wird, erfolgt das Anheben der Last 2 selbst. In diesem letzten Hebezustand gilt die Beziehung: $R h = \frac{P}{2 tan α}$
Diese Beziehung ergibt sich insbesondere durch Ersetzen der Beziehung a) P/2 mit Rv, wobei P das Gewicht der Last 2 ist.
Insbesondere ist die Einspannkraft Rh proportional zum Gewicht der Last 2.
Durch geeignete Wahl des Werts des Winkels α, wie unten dargestellt, kann die Verbindung zwischen dem angehobenen Gewicht Rv und der entsprechenden Einspannkraft Rh optimiert werden.
Die oben beschriebene Klemmvorrichtung 1 ermöglicht daher eine automatische Anpassung der Einspannkraft Rh an das Gewicht der Last 2.
Vorteilhaft ist, dass die Anpassung der Einspannkraft Rh automatisch erfolgt und nur auf die Mechanik der Bauteile zurückzuführen ist; Es besteht daher keine Notwendigkeit, elektronische oder hydraulische Komponenten einzuführen. Außerdem ist es vorteilhafterweise möglich, die Kosten im Vergleich zu den bestehenden Lösungen niedrig zu halten.
In der Praxis werden bei schwereren Lasten die Einspannkraft Rh, die Kompression der Last 2 und das Gleiten der zweiten Klötze 82 in den ersten Blöcken 71 größer sein. Das Gleiten des zweiten Blocks 82 hängt insbesondere nicht nur vom Gewicht der Last 2 ab, sondern auch von der Drucksteifigkeit der Last 2. Wenn die Last 2 bei gleichem Gewicht P eine geringere Drucksteifigkeit aufweist, gleiten die zweiten Blöcke 82 stärker in den ersten Blöcken 71, um die gleiche endgültige Hubkraft P/2 zu erzeugen; wenn die Last 2 weniger steif gegenüber Kompression ist, kommt es bei gleichen Kräften zu einer stärkeren Quetschung der Last 2 und einem stärkeren Gleiten der Blöcke 82.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Linearaktoren 12 mit einer geringeren Kraft als bei normalen Anwendungen installiert werden können, da nur eine Vorlastkraft aufgebracht werden muss, die geeignet ist, den Kontakt zwischen der Last 2 und den Platten 6 herzustellen.
Mit der beschriebenen Klemmvorrichtung 1 reicht zum Beispiel eine Vorlastkraft von 650 kg aus, um eine Last 2 von 1600 kg zu heben. Mit der bekannten Klemmvorrichtung 1 müsste eine Einspannkraft von etwa 1600 kg aufgebracht werden. Dies führt zu einer Einsparung von ca. 60 % bei der Einspannkraft Rh, mit deutlichen Vorteilen bei der Dimensionierung und der Gesamtbelastung der Aktoren 12.
Die Backen 4 werden nach dem Anheben der Last 2 durch die Reibung der Schuhe in den Führungsprofilen 14 in Position gehalten. Der Anstieg der Einspannkraft Rh vom anfänglichen Vorlastwert auf den Endwert während des Anhebens wird nämlich nicht auf die Aktoren 12 übertragen, sondern durch die Reibung der Schuhe der Führungsprofile 14 ausgeglichen.
Unter der Annahme, dass die Reibung zwischen den Bolzen 81 und den Führungen 70 vernachlässigt wird und dass eine Hubkraft Rv auf jeden Träger 5 wirkt, d. h. auf die Platten 6, die mit der Last 2 in Kontakt sind, ergibt sich aus a) für das Gleichgewicht die folgende Beziehung zwischen der vertikalen Komponente Rv und der horizontalen Komponente Rh: $R h = \frac{R v}{t a n α}$
Da der Träger 5 auf die Platte 6 eine Kraft R ausübt, deren horizontale und vertikale Komponente Rh bzw. Rv ist, ergibt sich für das Gleichgewicht unter Berücksichtigung der Isolierung der Platte 6, dass die Last 2 auf die Platte 6 eine gleiche und entgegengesetzte Kraft S ausübt, die ihrerseits eine horizontale und vertikale Komponente Sh bzw. Sv hat, wie in 10 dargestellt.
Insbesondere erzeugt die horizontale Komponente Sh durch Haftreibung die vertikale Komponente Sv, die dem vertikalen Anheben der Platte 6 entgegenwirkt. Angesichts des Haftreibungskoeffizienten µ zwischen der Platte 6 und der Last 2 beträgt der maximal mögliche Wert von Sv: $S v_{m a x} = S h \cdot μ$
Außerdem gilt für das horizontale Gleichgewicht und für c: $S h = R h = \frac{R v}{t a n α}$
Ersetzt man also e) durch d), so erhält man: $S v_{m a x} = \frac{R V}{tan α} \cdot μ$
Aus der Analyse der vertikalen Kräfte, die auf die Platte 6 wirken, folgt, dass die Kraft Rv dazu neigt, die Platte 6 anzuheben, während die horizontale Kraft Sv der Last 2 dem Anheben entgegenwirkt. Damit die Haftungsbedingung zwischen der Last 2 und der Platte 6 gewährleistet ist, darf letztere nicht angehoben werden. Daraus folgt, dass die maximale Reibungskraft Sv_max größer sein muss als Rv.
Es muss also eine Ungleichheit bestehen: $S v_{m a x} \geq R v$
Ersetzt man f) durch g), erhält man: $\frac{R v}{tan α} \cdot μ \geq R v$
Das ist vereinfacht: $tan α \leq μ$
Um eine Haftung zwischen der Platte 6 und der Last 2 zu erreichen, muss also die Bedingung i) zwischen dem Winkel α und dem Haftreibungskoeffizienten µ erfüllt sein.
Bei praktischen Anwendungen wird bei einer vorsichtigen Betrachtung von 0,8 als Referenzwert für µ dann α < 38° erhalten.
Wie bereits erwähnt, ist es jedoch möglich, die Kopplungsbaugruppe 7 in geeigneter Weise zu realisieren, indem man α so wählt, dass der Zusammenhang zwischen dem angehobenen Gewicht und der entsprechenden Einspannkraft Rh optimiert wird, ohne dabei i) zu vernachlässigen.
Aus der obigen Beschreibung ergeben sich die Merkmale der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung und die damit verbundenen Vorteile.
Schließlich ist es klar, dass die so konzipierte Klemmvorrichtung für zahlreiche Modifikationen und Variationen geeignet ist, die alle in den Schutzbereich der Erfindung fallen. Darüber hinaus können alle Details durch technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden. In der Praxis können die verwendeten Materialien und ihre Abmessungen je nach den technischen Anforderungen beliebig sein.

Claims

Klemmvorrichtung (1) zum Heben einer Last (2), die so angeordnet ist, dass sie an einen Gabelstapler (100) gekoppelt werden kann, wobei die Klemmvorrichtung (1) umfasst: - einen festen Rahmen (3), der sich in einer Längsrichtung (X) erstreckt und so ausgebildet ist, dass sie mit einer Trägerplatte (102) eines Gabelstaplers (100) gekoppelt werden kann; - zwei Backen (4), die einander gegenüberliegen und entlang der Längsrichtung (X) gleitend mit dem festen Rahmen (3) verbunden sind, um in Griff auf eine Last (2) festgespannt zu werden; wobei jede Backe (4) umfasst: - einen Träger (5), der mit dem festen Rahmen (3) verbunden und so konfiguriert ist, dass er in integraler Weise mit dem festen Rahmen (3) in einer vertikalen Richtung (Y) und in gleitender Weise relativ zu dem festen Rahmen (3) in der Längsrichtung (X) bewegt werden kann; - eine Platte (6), die mit dem Träger (5) gekoppelt ist und eine Oberfläche (60) aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie mit einer zu handhabenden Last (2) in Kontakt kommt; - mindestens eine Kopplungsbaugruppe (7), die dem Träger (5) und der Platte (6) zugeordnet ist; wobei die Kopplungsbaugruppe (7) so konfiguriert ist, dass sie die Platte (6) mit dem Träger (5) mit einer Bewegungskomponente in einer Richtung orthogonal zu der Platte (6) und einer Bewegungskomponente in vertikaler Richtung (Y) beweglich koppelt, wobei sich die Platte (6) annähernd an die Platte (6) der gegenüberliegenden Backe (4) und entlang der vertikalen Richtung (Y) nach unten von einer ersten Konfiguration, in der sie dem Träger (5) angenähert ist, zu einer zweiten Konfiguration bewegt, in der sie in Bezug auf den Träger (5) beabstandet und abgesenkt ist, wenn der Träger (5) in der vertikalen Richtung (Y) angehoben ist und wenn die Backen (4) in Griff auf die Last (2) festgespannt sind.
Klemmvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Kopplungsbaugruppe (7) jeder Backe (4) eine dem Träger (5) zugeordnete Führung (70) und ein der Platte (6) zugeordnetes und gleitend mit der Führung (70) gekoppeltes Gleitstück (80) umfasst; wobei sich die Führung (70) entlang einer Erstreckungsrichtung (K) erstreckt, die in Bezug auf die Längsrichtung (X) geneigt ist und die sich in Richtung der Platte (6) der gegenüberliegenden Backe (4) ausgefahren ist.
Klemmvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die Führung (70) durch einen Schlitz definiert ist und das Gleitstück (80) durch einen Stift (81) definiert ist.
Klemmvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die mindestens eine Kopplungsbaugruppe (7) einen ersten Block (71), auf dem die Führung (70) erhalten wird, und einen zweiten Block (82) umfasst, der mit dem Gleitstück (80) gekoppelt und so angeordnet ist, dass er mit der Platte (6) verbunden werden kann; wobei der erste Block (71) einen Sitz (72) aufweist, der dazu ausgebildet ist, den zweiten Block (82) aufzunehmen und eine Verschiebung des zweiten Blocks (82) in Bezug auf den ersten Block (71) zu ermöglichen, um die Platte (6) zwischen der ersten und der zweiten Konfiguration umzuschalten.
Klemmvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei der erste Block (71) und der zweite Block (82) jeweils zwei oder mehr Durchgangslöcher (74) und zwei oder mehr Gewindelöcher (75) aufweisen, um eine Kopplung mit dem Träger (5) bzw. der Platte (6) zu ermöglichen.
Klemmvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Backe (4) vier Kopplungsbaugruppen (7) aufweist, die paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Klemmvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Führung (70) in dem Träger (5) ausgebildet ist); und das Gleitstück (80) durch einen vorstehenden Teil (61) der Platte (6) definiert ist.
Klemmvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erstreckungsrichtung (K) mit der vertikalen Richtung (Y) einen Winkel (a) zwischen 10° und 35°, vorzugsweise zwischen 20° und 25° bildet.
Klemmvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Kopplungsbaugruppe (7) einen Hebel (83) umfasst, der an einem ersten Ende (83a) am Träger (5) angelenkt ist und am gegenüberliegenden Ende (83b) an der Platte (6) angelenkt ist.
Klemmvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Schubelement (10), das so konfiguriert ist, dass es auf die Platte (6) einen Schub nach oben ausübt, der größer ist als das Gewicht der Platte (6).
Klemmvorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei das Schubelement (10) eine Gasfeder (11) umfasst.
Gabelstapler (100), umfassend: - einen Mast (101), der sich entlang der vertikalen Richtung (Y) erstreckt); - eine Trägerplatte (102), die gleitend mit dem Mast verbunden ist; - die Klemmvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die an der Trägerplatte (102) befestigt ist.