DE19505103A1 - Schwenkantrieb für die Arme einer Scherenhebevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft den Schwenkantrieb für die Arme einer Scheren­ hebevorrichtung. Diese Arme sind durch ein Gelenk miteinander verbunden. Um eine steife Anordnung zu erzielen können mehrere Arm­ paare mit Abstand zueinander parallel angeordnet sein. Üblicherweise ist ein Ende eines Scherenarms drehbar an einer ortsfesten Grundplatte befestigt, während sich das andere Ende verschieblich an einer Tischplatte abstützt, die in der Höhe verfahrbar ist. Der andere Scherenarm ist dann mit einem Ende drehbar an der Tischplatte befestigt und mit dem anderen Ende verschieblich an der Grundplatte abgestützt. Wird nun der Winkel α, den die beiden Scherenarme miteinander bilden, vergrößert, so wird die Tischplatte gegenüber der Grundplatte angehoben und umgekehrt wird sie abgesenkt, wenn a verkleinert wird.

Zur Veränderung des Winkels α muß ein Drehmoment von einem Scherenarm eines Armpaares auf das Drehgelenk einwirken und sich am anderen Scherenarm abstützen. Zur Erzeugung dieses Drehmomentes wird üblicher­ weise ein Linearaktuator - bevorzugt ein Hydraulikzylinder - zwischen den beiden Armen eines Scherenpaares angeordnet. Es sind auch Anordnungen bekannt (DGM G 91 04 163.5), bei denen diese Linearaktuatoren über ein Hebelsystem auf die Schwenkarme einwirken oder bei denen sie mittels Rollen oder Keilen die Scherenarme gegeneinander bewegen. In einer Anordnung wird ein Kurvensegment (PS DD 252 814 A1) verdreht, das sich an einem Arm abstützt und am anderen Arm auf eine Rolle einwirkt. In einer anderen Anordnung (DOS 43 36 833 A1) ist an einem Arm konzentrisch zum Drehgelenk ein Zahnsegment angebracht, das mit einem drehbar angetriebenen Ritzel in Eingriff steht, das sich am anderen Arm abstützt.

Alle diese Anordnungen lassen unterschiedliche Wünsche an ihre Funktion offen:
Die Ausführungen mit Hydraulikzylindern lassen wegen der begrenzten Steuerungsmöglichkeiten der Pumpen und Ventile und wegen unvermeid­ licher Elastizität des Schlauch- und Dichtungssystems nur eine geringe Positioniergenauigkeit zu. Auch ist der Einsatz von Hydraulik in sensiblen Bereichen, z. B. Nahrungsmittelerzeugung, aus Verschmutzungsgründen sehr problematisch.

Werden die Hydraulikzylinder daher durch elektrisch angetriebene Gewindespindeln ersetzt, so muß man akzeptieren, daß diese Maschinen­ elemente ein relativ ungünstiges Verhältnis von Kraft und Hublänge einerseits zu Baugröße und Masse andererseits haben. Im Hinblick auf eine möglichst flache Bauart der Scherenhubvorrichtung im eingefahrenen Zustand und auf ein günstiges Nutzlast-Verhältnis sind diese Eigenschaften der Gewindespindeln sehr nachteilig. Auch sind ihre Kosten deutlich höher als die anderer Antriebsmittel.

Bei der Anordnung mit Stirnrad-Zahnsegment und Ritzel nach DE 43 36 833 ist es sehr nachteilig, daß dieser Antrieb unverhältnismäßig groß baut um das erforderliche Drehmoment im Scherengelenk zu erzeugen. Für genauere Positionieraufgaben wäre dieser Antrieb auch schlecht geeignet, weil eine spielfreie oder auch nur spielarme Ausführung der Verzahnung hier - wenn überhaupt, dann nur mit erheblichem Aufwand - möglich wäre. Das gleiche gilt für die zur genauen Positionierung erforderliche Steifigkeit des Antriebe. Ein anderer Nachteil besteht in der fehlenden Selbsthemmung eines Stirnrad-Antriebs, der eine separate Bremse zum Halten der Hubvor­ richtung in einer bestimmten Position erforderlich macht. Schließlich muß sichergestellt werden, daß Antriebe für Scherenhubvorrichtungen relativ hohe Untersetzungen erfordern, die mit dem dargestellten und beschriebenen Antrieb nur umständlich zu erreichen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für eine Scherenhubvorrichtung so auszubilden, daß bei minimaler Bauhöhe der eingefahrenen Hubvorrichtung ohne hydraulische Mittel ein grobes Drehmoment im Scherengelenk erzeugt werden kann und daß die Vorrichtung eine vorgegebene Position mit hoher Genauigkeit und auch Wiederholgenauigkeit anfahren kann. Diese Position soll ohne weitere Hilfsmittel sicher gehalten werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, im Scherengelenk ein spiroid-verzahntes Getriebe anzuordnen. Diese Verzahnungsart ermöglicht wegen des axialen Eingriffes der Schnecke in das Tellerrad einen besonders hohen Überdeckungsgrad und deshalb die Übertragung höherer Umfangskräfte auf das Tellerrad bei gleicher Baugröße, als dies bei anderen Verzahnungsarten möglich wäre. Aus dem gleichen Grund weisen Spiroid-Getriebe eine erheblich höhere Verdrehsteifigkeit auf, als dies z. B. bei leistungsgleichen Schneckengetrieben der Fall wäre.

Der axiale Eingriff zwischen Schnecke und Tellerrad ermöglicht es auch auf einfache Weise, nämlich durch axiales Anstellen des Tellerrades gegen die Schnecke, das Verdrehspiel des Getriebes minimal einzustellen.

Auch bezüglich der notwendigen Getriebeübersetzung bietet die Spiroid- Verzahnung Vorteile. Eine typische Scherenhubvorrichtung hat einen Öffnungswinkel des Scherengelenks von 60° und benötigt dafür 25 s. Dies entspricht einer Drehzahl des Scherengelenkes von 0,4 min^-1. Wenn der Antrieb mit einem kostengünstigen vierpoligen Asynchronmotor mit 1400 min^-1 erfolgt, muß das Getriebe also eine Gesamt-Untersetzung von 1 : 3500 haben. Diese Übersetzung läßt sich gut in einem zweistufigen Spiroid- Getriebe realisieren mit z. B. i = 50 in der ersten Stufe und i = 70 in der Endstufe. Da die erste Getriebestufe keinen dominanten Einfluß auf die Gesamt-Baugröße und andere Eigenschaften wie Spiel und Steifigkeit nimmt, kann hier auch ein Schneckengetriebe angewendet werden.

Bei den angegebenen Übersetzungen ist das Getriebe selbsthemmend. Eine besondere Bremse ist also zum Halten der Position der Hubvorrichtung nicht erforderlich.

Insgesamt bedeutet der erfindungsgemäße Antrieb einer Scherenhub­ vorrichtung also eine vorteilhafte Lösung gegenüber den anderen bekannten Lösungen.

Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungs­ beispiel für den erfindungsgemäßen Antrieb näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die Front- und Seitenansicht eines Scherenhubtisches im ausgefahrenen Zustand,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Getriebe längs einer Linie A-A,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Getriebe längs einer Linie B-B.

Der in Fig. 1 dargestellte Hubtisch hat 2 Scherenpaare, die aus je einem äußeren Arm 1 bzw. 1a und je einem inneren Arm 2 bzw. 2a bestehen. Die Schnittpunkte dieser Armpaare bilden die Gelenkpunkte 3 und 3a. Die Verbindungslinie dieser Gelenkpunkte ist die Schwenkachse 4. Konzentrisch um diese Schwenkachse 4 verläuft ein Verbindungsrohr 5, das an einem Ende mit dem inneren Scherenarm 2a drehmomentfest verbunden ist. Mit dem anderen Ende ist das Verbindungsrohr 5 drehmomentfest mit dem Getriebegehäuse 6 verbunden, welches seinerseits drehmomentfest mit dem anderen inneren Scherenarm 2 verbunden ist.

In Fig. 2 ist in größerem Maßstab dargestellt, daß konzentrisch im Verbindungsrohr 5 eine Welle 7 verläuft, die im Getriebegehäuse 6 drehbar gelagert ist und mit dem äußeren Scherenarm 1 drehmomentfest verbunden ist. Das andere Ende dieser Welle 7 erstreckt sich bis zum anderen äußeren Scherenarm 1a und ist mit diesem drehmomentfest verbunden. Die Lagerung der Welle 7 im Getriebegehäuse 6 stellt gleichzeitig die Lagerung für die Schwenkbewegung der beiden Scherenarme 1 und 2 um ihre Schwenkachse 4 dar. Innerhalb des Getriebegehäuses 6 befindet sich ein Tellerradsegment 8, das mit der Welle 7 drehmomentfest verbunden ist.

In Fig. 3 ist dieses Tellerradsegment 8 in der Draufsicht dargestellt. Es trägt eine Spiralverzahnung 9, die im Eingriff steht mit einer Schnecke 10, die im Getriebegehäuse 6 drehbar gelagert ist. Die Drehachse der Schnecke 10 verläuft im rechten Winkel zur Schwenkachse 4 und in axialer Richtung dieser Schwenkachse 4 parallel versetzt zur Ebene des Tellerradsegments 8. Ein Wellenende 11 der Schnecke 10 greift dreh­ momentfest in die nicht dargestellte Hohlwelle eines nur im Umriß gezeichneten Schneckengetriebes 12 ein. Die Antriebswelle 13 dieses Schneckengetriebes 12 wird von einem Elektromotor 14 angetrieben, der in Fig. 1 und Fig. 2 abgebildet ist.

Die Spiralverzahnung 9 des Tellerradsegments 8 ist nur als Zahnsegment mit dem Segmentwinkel ß ausgebildet. Im Gehäuse 6 hat das Tellerradsegment 8 einen Freiraum 15 zur Ausführung eines Winkelweges γ, wobei die Winkel γ und β mit dem Schwenkwinkel α der Scherenarme 1 und 2 bzw. 1a und 2a vorzugsweise in folgender Beziehung stehen:

α < γ < β

Claims (5)

1. Scherenhebevorrichtung mit Scherenarmen, die sich in einem Drehpunkt kreuzen und die in diesem Drehpunkt um eine Achse drehbar miteinander verbunden sind und einem elektrisch betätigtem Antrieb, der die Scherenarme gegeneinander um diese Drehachse verdrehen kann, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Antrieb ein von einem Elektromotor angetriebenes zwei- oder mehrstufiges Getriebe mit einem schmutzdicht verschlossenen Gehäuse ist, das mindestens in der Ausgangsstufe einen spiroid-verzahnten Radsatz aufweist und das eine Abtriebwelle hat, deren Drehachse koaxial zur Drehachse der beiden Scherenarme verläuft.

2. Scherenhebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebwelle des Getriebes drehmomentfest mit einem Arm eines Scherenarm-Paares verbunden ist.

3. Scherenhebevorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß konzentrisch zu der Abtriebwelle ein etwa röhrenförmiges Verbindungsstück das Getriebegehäuse drehmomentfest mit jenem Arm des Scherenarm-Paares verbindet, der nicht mit der Abtriebwelle verbunden ist.

4. Scherenhebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerrad des spiroid-verzahnten Radsatzes in der Getriebe-Endstufe nicht über den vollen Umfang verzahnt ist.

5. Scherenhebevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerrad nur als ein Segment ausgebildet ist, das sich über einen Winkel erstreckt, der nur wenig größer ist, als der Schwenkwinkel zwischen den beiden Scherenarmen.