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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängungsvorrichtung für Saugnäpfe von Manipulatoren und bezieht sich insbesondere auf eine Aufhängungsvorrichtung, die mit einer Bremse versehen ist.
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Stand der Technik
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Auf dem Gebiet der Industrieautomatisierung ist die Verwendung von Roboterarmen bekannt, die mit einem oder mehreren Saugnäpfen für die Handhabung von Gegenständen versehen sind.
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Die Saugnäpfe sind an dem Ende des Roboterarms gelagert und sind mit Mitteln zum Ansaugen von Luft verbunden, so dass, wenn die Saugnäpfe an dem zu ergreifenden Gegenstand anhaften, in ihrem Inneren ein Vakuum erzeugt werden kann, um sie effizient an dem Gegenstand anhaften zu lassen, der an dieser Stelle angehoben und in eine neue Freigabeposition verlagert werden kann. Die Freigabe erfolgt, indem das Ansaugen von Luft unterbrochen und die Saugnäpfe von dem Gegenstand abgehoben werden.
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Üblicherweise ist zwischen dem Roboterarm und jedem Saugnapf eine Aufhängungsvorrichtung vorgesehen, die auch als Puffervorrichtung oder als Niveauausgleich bezeichnet wird und die zur Aufgabe hat, dem jeweiligen Saugnapf zu gestatten, seine Position auf dem zu ergreifenden Teil auch dann zu halten, wenn der Roboter seinen Annäherungshub an das Teil noch nicht vollendet hat.
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Zum Beispiel kann das zu ergreifende Teil auch gebogen sein, wie das Dach eines Kraftwerkzeugs, das in einem Betrieb zur Herstellung von Kraftfahrzeugen gehandhabt werden soll. Unter diesen Umständen ist ein Roboterarm mit mehreren Saugnäpfen versehen, die für das Zusammenwirken mit dem Dach des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind; beim Annäherungshub an das Teil kämen nicht alle Saugnäpfe im gleichen Moment mit diesem in Kontakt. Dies ist einer der Gründe, aus denen ein Ausgleichssystem notwendig ist.
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In der Praxis umfassen die Aufhängungsvorrichtungen einen Körper, der an dem Ende des Roboterarms (end of arm) festgelegt wird, und einen Schaft, der auf verschiebbare Weise in dem Körper, zum Beispiel gegenüber dem Körper durchgehend oder teleskopisch, zwischen einer vollständig ausgezogenen Position und einer vollständig eingezogenen Position eingeführt ist. Eine Feder wirkt auf den Schaft ein, um den Bewegungen in die vollständig eingezogene Position entgegenzuwirken; die Feder übt konstant eine Kraft aus, die den Schaft in die vollständig ausgezogene Position drückt.
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Der Saugnapf ist an dem distalen Ende des Schafts festgelegt, während das proximale Ende des Schafts mit einer externen Leitung zum Ansaugen von Luft, das heißt einer Vakuumleitung, verbunden ist. Die Aufhängungsvorrichtungen sind nämlich hohl, das heißt, sowohl der Körper als auch der Schaft sind hohl, so dass sie einen Kanal zum Ansaugen von Luft aus dem Saugnapf definieren.
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Der Hub des Schafts zwischen der vollständig ausgezogenen Position und der vollständig eingezogenen Position entspricht dem Hub des Roboterarms, den die Vorrichtung auszugleichen gestattet.
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Im Allgemeinen sind der Körper und der Schaft der Vorrichtung aus eloxiertem Aluminium realisiert.
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Es gibt Versionen, in denen der Schaft sich gegenüber dem Körper der Vorrichtung frei drehen kann, und Versionen, in denen diese Drehung verhindert wird.
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Eine Beschränkung der heute verfügbaren Lösungen besteht in der Tatsache, dass der Schaft nicht in einem bestimmten Auszug blockiert werden kann, das heißt für einen bestimmten Ausschlag gegenüber dem Körper nicht blockiert werden kann, wobei dieser Umstand in verschiedenen Anwendungen von Nutzen sein kann.
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Eine weitere Beschränkung besteht in der Tatsache, dass der Schaft gegenüber dem Körper zu schnell gleiten kann und vorübergehende Schwingungsphänomene bewirken kann, bevor der von der Vorrichtung gehaltene Saugnapf zum Stillstand kommt.
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US 2016/076563 und
KR 100883882 beschreiben eine Aufhängung, die mit Mitteln zum Bremsen des Schafts, mit Pneumatikantrieb, versehen sind, die radial einwirken, um dessen Hub zu verlangsamen oder zu blockieren.
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JP 4106450 beschreibt Aufhängungen, die ein Pneumatiksystem zum Steuern des Ausschlags des Schafts umfassen.
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Andere nach dem Stand der Technik bekannte Lösungen sind in
JP 2010-188483 ,
US 5,193,776 ,
EP 3100833 und
JP 2010-188436 beschrieben.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Aufhängungsvorrichtung für Saugnäpfe für Manipulatoren bereitzustellen, welche die Beschränkungen der bekannten Lösungen überwindet und sich als einfach in der Herstellung, effizient und gleichzeitig robust und beständig erweist.
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In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine Vorrichtung nach Anspruch 1 für die Aufhängung von Saugnäpfen von Manipulatoren, die auch als Puffervorrichtung oder als Niveauausgleich bezeichnet wird.
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Insbesondere umfasst die Vorrichtung einen Körper, vorzugsweise einstückig, das heißt aus einem einzigen Stück hergestellt, und einen Schaft, der durch den Körper hindurchgeht, oder an diesem teleskopartig festgelegt ist, und zwischen einer ausgezogenen Position und einer eingezogenen Position verschiebbar ist.
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Der Körper ist dazu bestimmt, unbeweglich an einem Manipulator festgelegt zu werden, zum Beispiel an einem Roboterarm. Der Hub des Schafts gegenüber dem Körper der Vorrichtung entspricht der maximalen Verlagerung des Roboterarms, welche die Vorrichtung auszugleichen gestattet.
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Ein elastisches Element, zum Beispiel eine Feder, ist funktional zwischen dem Körper und dem Schaft der Vorrichtung angeordnet, mit der Aufgabe, konstant einen Druck auf den Schaft auszuüben, um ihn in die ausgezogene Position zu bringen.
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Die Vorrichtung ist hohl, um das Ansaugen von Luft aus dem an dem Schaft festgelegten Saugnapf zu gestatten. Mit anderen Worten weist der Schaft einen inneren Kanal auf, der den Saugnapf, der an einem distalen Ende des Schafts festgelegt ist, in Strömungsverbindung setzt mit einer externen Leitung zum Ansaugen von Luft, die an dem gegenüberliegenden Ende des Schafts, das als proximales Ende bezeichnet wird, festgelegt ist.
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Vorteilhafterweise umfasst die Aufhängungsvorrichtung auch eine eigene Vorrichtung zum Bremsen des Schafts. Die Bremsvorrichtung umfasst ihrerseits einen Bremsbelag , der bewegbar ist zwischen einer vorgeschobenen Position, in der er einen Druck auf den Schaft ausübt, der ausreicht, um nach Wahl der Benutzers dessen Hub zu verlangsamen oder ihn vollkommen zu blockieren, und einer arretierten Position, in welcher der Bremsbelag nicht mit dem Schaft zusammenwirkt oder sich höchstens gegen den Schaft abstützt, ohne dessen Bewegungen zu behindern. Der Bremsbelag bewegt sich in Reaktion auf die von einem Stellantrieb der Bremsvorrichtung aufgegebenen Beaufschlagungen.
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Das Vorhandensein der Bremsvorrichtung gestattet, den Schaft in der gewünschten Position relativ zu dem Körper der Aufhängungsvorrichtung zu blockieren, und übt auf den Bremsbelag einen Druck oberhalb eines Schwellenwerts aus, der, zum Beispiel über Tests, festgestellt werden kann und der bei Bedarf die Bewegung des Schafts verlangsamt und auf den Bremsbelag einen Druck ausübt, der kleiner als der Schwellenwert ist.
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Wenn der Bremsbelag nicht zu dem Schaft hin gedrückt wird, wird dieser letzte vom Bremsbelag nicht beeinträchtigt, auch wenn dieser sich als an dem Schaft abgestützt erweisen sollte.
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Vorzugsweise umfasst der Bremsbelag eine stirnseitige Fläche, die dazu bestimmt ist, gegen die Seitenfläche des Schafts in Anschlag gebracht zu werden, und aus diesem Grund eine zu dieser komplementäre Form haben kann.
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Vorzugsweise umfasst der Bremsbelag eine geneigte Fläche, die eine Verbindung mit geneigter, oder keilförmiger, Ebene mit dem Stellantrieb der Bremsvorrichtung realisiert. Weiter bevorzugt ist die geneigte Oberfläche eine rückseitige Fläche, die der stirnseitigen Fläche gegenüberliegt.
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Alternativ wird der Bremsbelag durch Getriebe, oder durch einen Magneten, in Bewegung versetzt.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist der Stellantrieb zu Bewegungen parallel zu der Längsachse X-X in der Lage, das heißt Bewegungen parallel zu der Verschiebungsachse des Schafts gegenüber dem Körper der Aufhängungsvorrichtung. Der Bremsbelag hingegen ist zu Bewegungen entlang einer zu der Achse X-X orthogonalen Richtung in der Lage, das heißt einer Richtung, die den Schaft schneidet.
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Vorzugsweise umfasst die Bremsvorrichtung eine Feder oder ein gleichwertiges elastisches, vorgespanntes Element, das dem Stellantrieb entgegenwirkt. Die Feder übt einen Druck aus, der dazu führt, dass der Stellantrieb in die relative, inaktive Ausgangsposition zurückgebracht wird; je nach der für die Montage gewählten Ausgestaltung führt dies dazu, dass die inaktive Bremsvorrichtung den Schaft nicht bremst, während sie, wenn sie aktiviert ist, den Schaft bremst, und umgekehrt.
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Vorzugsweise umfasst die Bremsvorrichtung einen zylindrischen Sitz, der auch als Kammer des Stellantriebs definiert werden kann. Der Stellantrieb ist ein Pneumatikkolben, der in dem zylindrischen Sitz bewegbar ist in Reaktion auf den Druck, der von einem unter Druck stehenden Fluid, zum Beispiel Druckluft, das der Bremsvorrichtung zugeführt wird, ausgeübt wird. Der Kolben umfasst wenigstens eine Kontaktfläche, die für das Zusammenwirken mit der geneigten rückseitigen Fläche des Bremsbelags bestimmt ist, um den Druck auszuüben, der notwendig ist, um den Bremsbelag gegen den Schaft in Anschlag zu bringen. Mit anderen Worten ist der Kolben so ausgebildet, dass die relativen Bewegungen in Längsrichtung Verlagerungen des Bremsbelags in Querrichtung bewirken.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist die Kontaktfläche eine geneigte Fläche, oder ein Keil, oder ein Zylinder, der in dem Kolben montiert ist. Vorzugsweise umfasst der Kolben zwei nebeneinander liegende Zylinder, von denen der eine mit der geneigten rückseitigen Fläche des Bremsbelags in Kontakt ist.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist der Bremsbelag in der Bremsvorrichtung in zwei Winkelpositionen installierbar, die um 180° zueinander versetzt sind. Dieses Merkmal gestattet die Ausgestaltung der Bremsvorrichtung in zwei Modi, nach Wahl des Benutzers: Modus, in dem die Bremsvorrichtung aktiv ist und der Schaft gebremst ist, wenn der Stellantrieb inaktiv ist, und der umgekehrte Modus, in dem die Bremsvorrichtung aktiv ist und der Schaft gebremst ist, wenn der Stellantrieb aktiv ist. Die Bremsung des Schafts kann nämlich durch die Wirkung der Feder oder, alternativ, durch die Wirkung des Stellantriebs erreicht werden, je nachdem, wie der Bremsbelag montiert ist.
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Vorzugsweise ist die Bremsvorrichtung mit dem Körper verbunden, zum Beispiel an diesem verschraubt, und weist einen Gleitsitz für den Schaft auf; der Bremsbelag ist diesem Sitz zugewandt.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung treten besser beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten nicht ausschließlichen, beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform unter Stützung der beigefügten Zeichnungen hervor; es zeigen:
- - 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Aufhängungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, mit Saugnapf versehen;
- - 2 eine Aufrissansicht der in 1 gezeigten Aufhängungsvorrichtung, ohne Saugnapf;
- - 3 und 4 Längsschnittansichten der in 1 gezeigten Aufhängungsvorrichtung, in eingezogener Konfiguration bzw. in ausgezogener Konfiguration;
- - 5 eine Querschnittansicht der in 1 gezeigten Aufhängungsvorri chtung;
- - 6 und 7 Vergrößerungen im Schnitt der in 1 gezeigten Aufhängungsvorrichtung, in zwei entsprechen Montagekonfigurationen;
- - 8 eine Längsschnittansicht einer zweiten Aufhängungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
- - 9 eine Aufrissansicht einer dritten Aufhängungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform 1 der Aufhängungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt 1 eine Aufhängungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, die mit einem entsprechenden Saugnapf 2 versehen und mit einer Leitung zum Ansaugen von Luft im Bereich des Nippels 3 verbunden ist.
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Die Aufhängungsvorrichtung 1, die auch als Puffervorrichtung oder Niveauausgleich definierbar ist, umfasst einen Körper 4, der dazu bestimmt ist, an einem Roboterarm festgelegt zu werden, z. B. mittels Bügeln und Klemmen, und einen Schaft 5, der durch den Körper 4 hindurch eingeführt und relativ zu diesem verschiebbar ist.
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In der in den Figuren gezeigten Version ist der Schaft 5 durchgehend, das heißt, durchquert den Körper 4 über dessen gesamte Länge; im Allgemeinen ist eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch auch mit dem nicht durchgehenden Schaft 5 realisierbar, so dass das Ende 5" des Schafts 5 nicht freibleibt.
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Das untere Ende des Schafts 5 - als distales Ende bezeichnet - ist jenes, das den Saugnapf 2 trägt, und das obere Ende - als proximales Ende bezeichnet - ist jenes, das mit der Leitung zum Ansaugen von Luft verbunden ist. Die Begriffe distale und proximal sind mit Bezug auf die Position relativ zu dem Roboterarm gewählt, wenn die Vorrichtung 1 in Verwendung ist.
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Mit Bezug auf die 1 bis 5 ist der Schaft 5 aus einem einzigen Stück realisiert, aber er könnte auch aus zwei Teilen 5' und 5" bestehen, die aneinander befestigbar, zum Beispiel verschraubbar, sind. Der untere Teil 5' weist den distalen Teil 6 auf, an dem der Saugnapf 2 verschraubt wird, und der obere Teil 5" weist den Nippel 3 auf, an dem die Ansaugleitung verschraubt wird.
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Allgemein geht der Schaft 5 durch den Körper 4 hindurch oder ist teleskopisch; in den beiliegenden Zeichnungen ist der Schaft 5 durchgehend.
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Der untere Teil 5' des Schafts 5 hat einen nicht kreisförmigen Querschnitt, um die Drehung des Schafts 5 relativ zu dem Körper 4 zu verhindern, wenn die Aufhängungsvorrichtung 1 in Verwendung ist, und der obere Teil 5" hat einen kreisförmigen Querschnitt.
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Die Aufhängungsvorrichtung 1 umfasst ferner eine Feder 8, die in dem Körper 4 aufgenommen ist und deren Aufgabe es ist, sich den Längsbewegungen des Schafts 5 zu widersetzen, wie nun beschrieben wird.
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Mit dem Bezugszeichen 14 ist eine Gummidichtung bezeichnet, welche die Aufgabe hat, den Anschlag des oberen Teils 5" des Schafts 5 gegen den Körper 4 zu dämpfen.
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Die 3 und 4 sind Querschnittsansichten der Aufhängungsvorrichtung 1 entlang einer gleichen vertikalen Ebene betrachtet, welche die Längsachse X-X dieser Vorrichtung 1 enthält.
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Der Schaft 5 ist innen hohl. Der Hohlraum 9 definiert einen inneren Kanal zum Ansaugen von Luft, die daher aus dem Saugnapf 2 entnommen wird, den gesamten Schaft 5 durchquert und über die Ansaugleitung austritt, zum Beispiel eine Leitung, die an dem Roboterarm, an dem der Körper 4 befestigt ist, vorhanden ist.
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In 3 ist der Schaft 5 in seiner vollständig eingezogenen Position gezeigt, das heißt mit dem distalen Ende 6 in minimalem Abstand zum Körper 4, der in dem gezeigten Beispiel dem distalen Ende 6 in Anschlag gegen den unteren Rand des Körpers 4 entspricht. In 4 ist der Schaft 5 in seiner vollständig ausgezogenen Position gezeigt, das heißt mit dem distalen Ende 6 in maximalem Abstand zum Körper 4.
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Dadurch bedingt, dass der Schaft 5 durchgehend ist, ist in der vollständig ausgezogenen Position das proximale Ende (Nippel) 3 in Anschlag gegen den oberen Rand des Körpers 4, und die Feder 8 ist ebenfalls ausgezogen. In der vollständig eingezogenen Position ist das proximale Ende (Nippel) 3 von dem oberen Rand des Körpers 4 beabstandet, und die Feder 8 ist zusammengedrückt.
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Die Feder 8 ist vorgespannt, so dass sie konstant einen Druck auf den Schaft 5 ausübt, um ihn in die in 4 gezeigte vollständig ausgezogene Position zu bringen.
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Mit dem Bezugszeichen H ist der Hub angegeben, den der Schaft 5 vollziehen kann. Dies ist der Ausgleichshub, der gestattet, einen entsprechenden Spielraum bei den Verlagerungen des Roboterarms in die Position zum Ergreifen der Gegenstände, die gehandhabt werden sollen, zu haben. Es ist eben dieser Roboterarm, der die Feder 8 zusammendrückt: wenn der Saugnapf 2 den zu entnehmenden Gegenstand erreicht und auf diesem in Anschlag kommt, werden etwaige weitere Vorwärtsbewegungen des Roboterarms zu dem Gegenstand hin von der Aufhängungsvorrichtung 1 unterstützt, so dass der Saugnapf 2 seinerseits keinen Druck auf den Gegenstand ausübt.
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Vorzugsweise weist das obere, oder proximale, Ende 11 des Körpers 4 nämlich keine Unterbrechungen in dem Sinne auf, dass es keinem Fräsen und Materialabtrag unterliegt. Wie sich besser aus 2 entnehmen lässt, erstreckt sich das proximale Ende 11 um die Bohrung 12, die den Sitz des Schafts 5 bildet, über den gesamten Umfang, ohne Unterbrechung.
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Dieses Merkmal bewirkt, dass der Körper 4 bei gleichem Material und Design sehr viel robuster ist als der Körper der bekannten Vorrichtungen. Auch wenn der Körper 4 aus Aluminium realisiert wird, ist das Ende 11 eben deshalb nicht verformbar, da es keine Unterbrechungen aufweist und nicht nachgeben kann.
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Die Bohrung 12 geht durch den Körper 4 hindurch. Vorteilhafterweise begrenzen die Wandungen der Bohrung 12 im Bereich des proximalen Endes 11 eine Fläche, die zu dem Querschnitt des Schafts 5, und insbesondere des oberen Teils 5", komplementär ist.
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Um die Drehungen des Schafts 5 auf der Achse X-X zu verhindern, umfasst die Vorrichtung 1 eine profilierte Scheibe 13, die eine Bohrung mit zu dem Querschnitt des unteren Teils 5' des Schafts 5 komplementärer Form begrenzt. Wenn die Aufhängungsvorrichtung 1 montiert ist, ist die Scheibe 13 mit dem Körper 4 fest verbunden: der Schaft 5 ist in der Bohrung 12 somit verschiebbar, aber aufgrund der - soeben beschriebenen - Formschlüssigkeit kann er sich auf der Achse X-X relativ zum Körper 4 nicht drehen.
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Alternativ können der Körper 4 oder die Bremsvorrichtung 20 Innenflächen zum Führen des Schafts 5 aufweisen, die dessen Drehung verhindern. Weiterhin alternativ kann auch der Bremsbelag 29 gegen den nicht kreisförmigen Teil des Schafts 5 die Drehung verhindern.
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Die Aufhängungsvorrichtung 1 umfasst eine Bremsvorrichtung 20, die mit dem Körper 4 verbunden ist und deren Aufgabe es ist, die Ausschlagbewegung des Schafts 5 relativ zu dem Körper 4 zu verlangsamen, bis erforderlichenfalls die relative Bewegung verhindert wird.
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Die Bremsvorrichtung 20 ihrerseits umfasst einen Körper 21, der in dem in den Figuren gezeigten Beispiel mit dem rohrförmigen Körper 4 der Aufhängungsvorrichtung 1 verschraubt ist. Der Körper 21 weist einen Sitz 25' für die Aufnahme eines Teils des Körpers 4 der Aufhängungsvorrichtung 1 und für den jeweiligen Schaft 5 auf. Der Schaft 5 durchquert des Körper 21 der Bremsvorrichtung 20 auf verschiebbare Weise, um sich wie oben erläutert teleskopartig bewegen zu können.
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In dem Körper 21 sind verschiedene Bauteile aufgenommen, die insgesamt mit den Bezugszeichen 22, 23 und 24 bezeichnet sind und deren Struktur und deren Aufgabe nun im Detail erläutert werden.
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Mit besonderem Bezug auf die 3 bis 5 ist im Inneren des Körpers 21 auch ein zylindrischer Sitz 25 definiert, in dem ein Kolben 26 mit Pneumatikantrieb beweglich ist, dem eine Feder 27 entgegenwirkt, die ebenfalls in dem zylindrischen Sitz 25 positioniert ist. Aufgrund der Einwirkung, die von der am Einlass 28 zugeführten Druckluft ausgeübt wird, ist der Kolben 26 zu alternierenden Bewegungen entlang einer Achse parallel zu der Achse X-X, und, somit, parallel zu dem Schaft 5, in der Lage. Die Druckluft drückt den Kolben 26 nach unten, und die Feder 27 bringt ihn in die, angehobene, Ausgangslage zurück, wenn die Beaufschlagung beendet ist.
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In dem Körper 21 der Bremsvorrichtung 20 ist auch ein Bremsbelag 29 vorhanden, der in einem entsprechenden Sitz 30 aufgenommen ist und zu alternierenden Bewegungen in einer Richtung orthogonal zu der Achse X-X, und somit orthogonal zu dem Schaft 5, in Reaktion auf die Bewegungen des Kolbens 26, in der Lage ist.
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Der Kolben 26 umfasst wenigstens eine Kontaktfläche 31, die dazu bestimmt ist, auf den Bremsbelag 29 den Druck auszuüben, der notwendig ist, um ihn gegen die Seitenfläche des Schafts 5 in Anschlag zu bringen. In dem in den 1 bis 5 gezeigten Beispiel ist die Kontaktfläche 31 von zwei Zylindern gebildet, die in dem Kolben 26 montiert sind. Dadurch, dass die Außenfläche der Zylinder eben zylindrisch ist, gestattet sie, die Reibung zwischen dem Kolben 26 und dem Bremsbelag 29 minimal zu halten. 5 ist ein Querschnitt in einer Ebene orthogonal zu der Achse X-X in der Höhe der Zylinder 31 betrachtet.
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Der Bremsbelag 29 umfasst eine geneigte rückseitige Fläche 29', die zu dem Kolben 26 hin weist und für das Zusammenwirken mit den Zylindern 31 bestimmt ist, und eine stirnseitige Fläche 29", die für das Zusammenwirken mit der Seitenfläche des Schafts 5, insbesondere mit der Seitenfläche des unteren Teils 5' des Schafts 5, bestimmt ist.
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Eben aufgrund des Vorhandenseins der geneigten rückseitigen Fläche 29' bewirken die vertikalen Bewegungen des Kolbens 26 und der Zylinder 31 horizontale Bewegungen des Bremsbelags 29.
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Die Wirkweise der Bremsvorrichtung ist einfach und wird nun anhand des Vergleichs der 3 und 4 beschrieben.
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In 3 ist der Schaft 5 relativ zu dem Körper 4 der Aufhängungsvorrichtung 1 vollständig eingezogen, und die Druckluft erreicht die Bremsvorrichtung 20 nicht. Daher hält die Feder 27 den Kolben 26 angehoben, das heißt möglichst nah am Einlass 28, und unter diesen Umständen befinden sich die Zylinder 31 auch in der maximalen Höhe. Aufgrund der Neigung der rückseitigen Anschlagfläche 29' üben die Zylinder 31 einen Druck auf den Bremsbelag 29 aus, der daher mit Kraft gegen den Schaft 5 gedrückt wird und ihn bremst.
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Mit anderen Worten wird der Bremsbelag 29 gegen den Schaft 5 gedrückt gehalten, der somit blockiert bleibt, ohne Möglichkeit, sich relativ zu dem Körper 4 zu bewegen. Die in 3 gezeigte Konfiguration entspricht somit der aktiven Bremsvorrichtung 20 und dem blockierten, gebremsten Schaft 5.
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Verständlicherweise lässt sich diese Position des Bremsbelags 29 unabhängig von der Position des Schafts 5 erreichen, der somit auch in der Hälfte seines nominalen Ausschlags blockiert sein kann.
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4 zeigt einen Schaft 5, der vollständig ausgezogen und bereit ist zum Ausgleichen einer Bewegung des Rotoberarms, mit dem die Vorrichtung 1 verbunden ist. Auf den Kolben 26 wirkt der Druck, der von der am Eingang 28 zugeführten Druckluft ausgeübt wird, von oben nach unten aus: der Kolben 26 ist vollständig abgesenkt. Die Zylinder 31 üben auf den Bremsbelag 29 keinen Druck aus, der sich seinerseits somit auf der Außenfläche des Schafts 5 verschiebt, ohne einen Druck auszuüben, der ausreicht, um die Verschiebung des Schafts 5 selbst zu blockieren.
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Mit anderen Worten entspricht die in 4 gezeigte Konfiguration der nicht aktiven Bremsvorrichtung 20 und dem Schaft 5, der sich in dem Körper 4 der Aufhängungsvorrichtung 1 frei bewegen kann.
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6 ist eine Vergrößerung von 4. Die Neigung der rückseitigen Fläche 29' des Bremsbelags 29 ist absichtlich übertrieben, um das Funktionsprinzip deutlicher werden zu lassen. Der Ausschlag des Bremsbelags in seinem Sitz 30 ist minimal und entspricht in der Praxis der elastischen Komprimierung der in 2 gezeigten Dichtung 32.
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In dem Augenblick, in dem die Druckluft der Bremsvorrichtung 20 nicht mehr zugeführt wird, bringt die Feder 27 den Kolben 26 in die angehobene Position, das heißt in die Position stromlos gebremst, die in 3 gezeigt ist.
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7 zeigt eine umgekehrte Konfiguration der Bremsvorrichtung 20, bei welcher der Bremsbelag 29r gegenüber der in den vorhergehenden Figuren gezeigten Konfiguration umgekehrt montiert ist, das heißt um 180° auf seiner Achse gedreht. Auf diese Weise ist die Neigung der rückseitigen Fläche 29' zu der in den vorhergehenden Figuren gezeigten Neigung entgegengesetzt: in der Konfiguration in 6 verlagert sich die Fläche 29' nach rechts oben, und in der Konfiguration in 7 verlagert sich die Fläche 29' nach rechts unten. Diese einfache Umkehr der Neigung verändert wesentlich die Wirkweise der Bremsvorrichtung 20. In der in 7 gezeigten Lösung entspricht nämlich die inaktive Position der Bremsvorrichtung 20, in Ermangelung von Druckluft und mit dem angehobenen Kolben 26, der nicht gebremsten Position des Bremsbelags 29r, da der Bremsbelag 29r keinen Druck auf den Schaft 5 ausübt, während die abgesenkte Position des durch die Druckluft gedrückten Kolbens 26 der gebremsten Position des Bremsbelags 29r entspricht, das heißt der Position, in welcher der Bremsbelag 29r den Schaft 5 bremst/blockiert.
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Das Vorhandensein der Zylinder 31 ist im Allgemeinen optional. Die Zylinder können nämlich durch eine geneigte Ebene des Kolbens 26 ersetzt werden, das heißt durch eine geneigte Ebene, die den Bremsbelag 29 drückt wie ein Keil. Die Wahl der Zylinder 31 ist vorteilhaft, um die Reibung zu minimieren.
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In den in den Figuren gezeigten Beispielen weist die Bremsvorrichtung 20 einen Pneumatikantrieb auf. Im Allgemeinen kann der Kolben 26 aber auch von einem elektrischen Antrieb angetrieben werden, zum Beispiel einer kleinen Linearführung oder Getriebe, oder einem magnetischen Stellantrieb, zum Beispiel einem Elektromagneten.
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Die Aktivierung der Bremsvorrichtung 20 gestattet, die Bewegung des Schafts 5 vollständig zu blockieren oder dessen Verschiebung relativ zu dem Körper 4 zu verlangsamen, je nach dem auf den Bremsbelag 29 ausgeübten Druck, das heißt je nach der Position, die jeweils von dem Kolben 26 eingenommen wird.
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Es versteht sich auch, dass die Bremsvorrichtung 20 an Stelle der Feder 27 einen anderen elastischen Elemententyp mit gleichwertiger Wirkweise integrieren kann.
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In den Ausführungsformen, die in den 1 bis 7 gezeigt sind, befindet sich der zylindrische Sitz 25, in dem der Kolben 26 beweglich ist, oberhalb der Feder 27; insbesondere ist die Feder 27 auf den Kolben 26 im Bereich eines Abschnitts des Kolbens 26 zwischen den Zylindern 31 und dem Einlass 28 in die Kammer 25 aufgeschoben.
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Wie sich aus 2 intuitiv entnehmen lässt, ist die Montage der Bremsvorrichtung einfach: die Bauteile 23 werden in den zylindrischen Sitz 25 von oben, durch die Öffnung 28 hindurch, eingeführt, und die Bauteile 22 werden seitlich, durch die Öffnung 30, die dann mit dem Zapfen 33 verschlossen wird, hindurch eingeführt.
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In der alternativen Ausführungsform 1', die in 8 gezeigt ist, hat die Bremsvorrichtung 20' eine Struktur, die von der oben beschriebenen geringfügig verschieden ist. In dem Beispiel aus 8 befindet sich die Feder 27 auf der relativ zu den Zylindern 31 gegenüberliegenden Seite des Einlasses 28 in die Kammer 25.
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In der alternativen Ausführungsform 1", die in 9 gezeigt ist, hat der Schaft 5 einen kreisförmigen Querschnitt, das heißt, die zwei Teile 5' und 5" haben beide einen kreisförmigen Querschnitt, und die Scheibe 13 fehlt oder ist vollkommen kreisförmig.
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Diese Ausführungsform ist in denjenigen Anwendungen verwendbar, wo die Drehung des Schafts 5 zulässig ist.
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Somit können die zwei Versionen (mit und ohne Drehung des Schafts) mit minimalen Veränderungen realisiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016076563 [0013]
- KR 100883882 [0013]
- JP 4106450 [0014]
- JP 2010188483 [0015]
- US 5193776 [0015]
- EP 3100833 [0015]
- JP 2010188436 [0015]
