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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1, d.h. eine Hubachse insbesondere für einen Portalroboter, wobei die Hubachse dazu ausgelegt ist, einen daran befestigten Gegenstand in vertikaler Richtung auf- und abzubewegen.
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Eine solche Hubachse kann beispielsweise in einer einen Portalroboter enthaltenden Anlage zum Einsatz kommen.
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Der prinzipielle Aufbau einer einen Portalroboter enthaltenden Anlage ist in 1 gezeigt. Zur Vermeidung von Missverständnissen sei darauf hingewiesen, dass die Komponenten der in der 1 gezeigten Anlage nur stark schematisiert dargestellt sind.
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Die in der 1 gezeigte Anlage besteht aus einem Portalroboter 1 und einem diesen tragenden Gestell 2. Das Gestell 2 ist im betrachteten Beispiel durch in der 1 nicht gezeigte Befestigungsmittel am Boden verankert. Das Gestell 2 enthält eine durch eine horizontal angeordnete Schiene 21 gebildete Linearachse, an welcher der Portalroboter 1, genauer gesagt ein Schlitten 11 desselben aufgehängt ist, und entlang welcher der Schlitten 11 hin- und herbewegbar ist. Der Portalroboter 1 umfasst ferner eine Trägereinheit 12 und einen den Schlitten 11 und die Trägereinheit 12 miteinander verbindenden, im Folgenden als Hubachse 13 bezeichneten vertikalen Masten. Die Trägereinheit 12 sei (oder trage) im betrachteten Beispiel eine Andockvorrichtung, mittels welcher eine Verbindung mit einem durch die Anlage zu transportierenden Gegenstand, beispielsweise eine Verbindung mit einer bei der Kraftfahrzeugherstellung benötigten Dachglocke herstellbar ist. An der Trägereinheit 12 kann aber auch ein Werkzeug wie beispielsweise ein Schweißgerät, ein Bohrer, etc. angebracht sein.
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Wie vorstehend bereits angedeutet wurde, kann der Schlitten 11 (und zusammen mit diesem auch die Hubachse 13 und die Trägereinheit 12) durch eine im Schlitten 11 untergebrachte Antriebsvorrichtung entlang der Schiene 21 hin- und herbewegt werden. Die Bewegungsrichtung ist in der 1 durch einen Doppelpfeil A gekennzeichnet. Darüber hinaus ist auch die Hubachse 13 bewegbar. Genauer gesagt kann die Hubachse 13 (und zusammen mit dieser auch die am unteren Ende desselben befestigte Trägereinheit 12 und der von dieser getragene Gegenstand) durch eine im Schlitten 11 untergebrachte weitere Antriebsvorrichtung auf- und abbewegt werden. Die Bewegungsrichtung ist in der 1 durch einen Doppelpfeil B gekennzeichnet. Die erwähnten Antriebsvorrichtungen sind in der 1 nicht gezeigt.
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Der Hubachse 13 und die diese auf- und abbewegende Antriebsvorrichtung sind Bestandteil einer im Folgenden als Hubachsensystem bezeichneten Anordnung.
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Ein herkömmliches Hubachsensystem und der dieses tragende Schlitten 11 sind in den 2A und 2B in einer Seitenansicht näher veranschaulicht.
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In den 2A und 2B sind der das Hubachsensystem tragende Schlitten wieder mit dem Bezugszeichen 11, und die Hubachse wieder mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet. Die die Hubachse 13 auf- und abbewegende Hubachsen-Antriebvorrichtung ist mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet.
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Die Hubachse 13 ist eine einteilige starre Stange und weist an seiner der Hubachsen-Antriebvorrichtung 14 zugewandten Seite eine sich in Längsrichtung der Hubachse 13 erstreckende, fest mit der Hubachse verbundene Zahnstange 16 auf.
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Die Hubachsen-Antriebvorrichtung 14 ist beispielsweise ein am Schlitten 11 befestigter Elektromotor, der ein mit der Zahnstange 16 in Eingriff stehendes Zahnrad 15 antreibt.
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Durch die Bewegung des Zahnrades 15 wird die Zahnstange 16 und zusammen mit dieser die mit dieser verbundene Hubachse 13 (und die am unteren Ende des Hubmasten befestigte Trägereinheit 12) in Längsrichtung der Hubachse 13 auf- oder abbewegt.
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Die 2A zeigt den Zustand, in welchem die Hubachse 13 maximal weit nach oben bewegt ist, und die 2B zeigt den Zustand, in welchem die Hubachse 13 maximal weit nach unten bewegt ist.
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Wie aus der 2A ersichtlich ist, ragt die Hubachse 13 im ganz nach oben bewegten Zustand in beträchtlichem Umfang nach oben über den Schlitten 11 hinaus. Das obere Ende der nach oben bewegten Hubachse 13 ist in der Regel der höchste Punkt der Portalroboter-Anlage.
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Dies kann insbesondere bei einer sehr lang ausgebildeten Hubachse 13 dazu führen, dass der Raum oder die Halle, in welchem die Portalroboter-Anlage aufgestellt ist, sehr hoch sein muss bzw. die Portalroboter-Anlage in niedrigen Räumen oder Hallen nicht zum Einsatz kommen kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, durch welche eine Portalroboter-Anlage auch in niedrigeren Räumen oder Hallen aufgestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Schutzanspruch 1 beanspruchte Hubachse gelöst.
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Die erfindungsgemäße Hubachse zeichnet sich dadurch aus, dass sie mehrere parallel nebeneinander angeordnete vertikale Säulen umfasst, die in Längsrichtung relativ zueinander bewegbar sind.
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Eine derart ausgebildete Hubachse überragt die die Hubachse tragende Komponente der Portalroboter-Anlage im nach oben bewegten Zustand nicht so weit wie eine herkömmliche einteilig ausgebildete Hubachse. Daher kann eine eine solche Hubachse enthaltende Portalroboter-Anlage in niedrigeren Räumen oder Hallen aufgestellt werden als es bei Portalroboter-Anlagen mit herkömmlichen Hubachsen der Fall ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung und den Figuren entnehmbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen
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1 den prinzipiellen Aufbau einer einen Portalroboter enthaltenden Anlage,
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2A eine Seitenansicht einer herkömmliches Hubachse und des dieses tragenden Schlittens in einem Zustand, in welchem die Hubachse maximal weit nach oben bewegt ist,
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2B eine Seitenansicht der in der 2A gezeigten herkömmlichen Hubachse und des dieses tragenden Schlittens in einem Zustand, in welchem die Hubachse maximal weit nach unten bewegt ist,
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3A eine Seitenansicht einer Anordnung, welche die hier vorgestellte Hubachse enthält, in einem Zustand, in welchem sämtliche Säulen der Hubachse maximal weit nach oben bewegt sind,
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3B eine Seitenansicht der in der 3A gezeigten Anordnung in einem Zustand, in welchem ein zweites Säulenpaar der Hubachse maximal weit nach unten bewegt ist,
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3C eine Seitenansicht der in der 3A gezeigten Anordnung in einem Zustand, in welchem ein erstes Säulenpaar der Hubachse maximal weit nach unten bewegt ist,
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3D eine Seitenansicht der in der 3A gezeigten Anordnung in einem Zustand, in welchem sämtliche Säulen der Hubachse maximal weit nach unten bewegt sind,
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3E eine Draufsicht auf die in den 3A bis 3D gezeigte Anordnung von oben,
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4A eine Seitenansicht einer modifizierten Anordnung, bei welcher die Säulenpaare durch U-Profil-Stangen gebildet werden, und
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4B eine Draufsicht auf die in der 4A gezeigte Anordnung von oben.
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Die im folgenden näher beschriebene Hubachse ist im betrachteten Beispiel Bestandteil der in der 1 gezeigten Anlage und dient wie das in der 2 gezeigte herkömmliche Hubachsensystem zur Auf- und Abbewegung einer an der Trägereinheit 12 angedockten Dachglocke.
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Es dürfte einleuchten und bedarf keiner näheren Erläuterung, dass die Anlage, in welcher die im Folgenden beschriebene Hubachse zum Einsatz kommen kann, nicht auf die in der 1 gezeigte Anlage beschränkt ist. Sowohl der Portalroboter 1 als auch das Gestell 2 können einen beliebigen anderen Aufbau aufweisen. Das Gestell 2 könnte auch auf Schienen stehen und auf diesen hin- und hergefahren werden. Es ist nicht einmal erforderlich, dass die Schiene 21 Bestandteil des Gestells 2 ist; die Schiene 21 könnte auch an einer Mauer befestigt sein. Die beschriebene Hubachse ist grundsätzlich zur Auf- und Abbewegung eines beliebigen Gegenstandes durch einen beliebig aufgebauten und angeordneten Portalroboter geeignet.
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Die 3A bis 3E zeigen verschiedene Ansichten der hier vorgestellte Hubachse mit Teilen des die Hubachse tragenden Schlittens. Dabei sind in den 3A bis 3D verschiedene Stellungen der Hubachse veranschaulicht.
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Die hier vorgestellte Hubachse ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet und umfasst mehrere parallel nebeneinander angeordnete vertikale Säulen, die in Längsrichtung relativ zueinander bewegbar sind.
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Die Säulen sind im betrachteten Beispiel
- – eine erste Säule 101,
- – zwei zur ersten Säule 101 benachbarte zweite Säulen 102-1 und 102-2, welche im Folgenden auch als erstes Säulenpaar bezeichneten werden, wobei diese zwei Säulen 102-1 und 102-2 an einander gegenüberliegenden Seiten der ersten Säule angeordnet sind, und
- – zwei zu den zweiten Säulen 102-1 und 102-2 benachbarte dritte Säulen 103-1 und 103-2, welche im Folgenden als auch als zweites Säulenpaar bezeichnet werden, wobei die erste dritte Säule 103-1 benachbart zur ersten zweiten Säule 102-1 angeordnet ist, sodass die erste zweite Säule 102-1 zwischen der ersten Säule 101 und der ersten dritten Säule 103-1 zu liegen kommt, und wobei die zweite dritte Säule 103-2 benachbart zur zweiten zweiten Säule 102-2 angeordnet ist, sodass die zweite zweite Säule 102-2 zwischen der ersten Säule 101 und der zweiten dritten Säule 103-2 zu liegen kommt.
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Es sei bereits an dieser Stelle angemerkt, dass auch noch beliebig viele weitere Säulenpaare vorgesehen sein können, also eine benachbart zur ersten dritten Säule 103-1 angeordnete erste vierte Säule, und eine benachbart zur zweiten dritten Säule 103-2 angeordnete zweite vierte Säule, benachbart zu den vierten Säulen angeordnete fünfte Säulen, etc.. Ebenso können auch nur die erste Säule und ein einziges Säulenpaar, also die Säulen 101, 102-1 und 102-2 vorgesehen sein.
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Im betrachteten Beispiel weisen die zwei Säulen eines jeweiligen Säulenpaars den selben grundlegenden Aufbau auf. Auch die später noch näher beschriebene Kopplung mit den benachbarten Säulen ist gleich. Die zwei Säulen eines jeweiligen Säulenpaares weisen somit das selbe Verhalten und die selbe Wirkung auf.
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Anstelle eines Säulenpaares kann jeweils auch nur eine einzige Säule vorgesehen werden, sodass die Hubachse 100 beispielsweise nur aus den Säulen 101, 102-1 und 103-1 bestehen könnte.
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Vorzugsweise sind sämtliche Säulen im Wesentlichen gleich lang, wobei hierauf jedoch keine Einschränkung besteht.
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Im betrachteten Beispiel sind alle Säulen entlang einer Linie angeordnet, wobei hierauf jedoch ebenfalls keine Einschränkung besteht.
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Am unteren Ende der ersten Säule 101 ist eine Trägereinheit 104 angebracht. Hierbei handelt es sich im betrachteten Beispiel um eine Andockvorrichtung, mittels welcher eine Verbindung mit dem durch die Hubachse auf- und abzubewegenden Gegenstand, beispielsweise eine Verbindung mit einer bei der Kraftfahrzeugherstellung benötigten Dachglocke herstellbar ist. An der Trägereinheit 104 kann aber auch ein Werkzeug wie beispielsweise ein Schweißgerät, ein Bohrer, etc. oder ein beliebiger anderer Gegenstand angebracht werden.
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Wie aus den 3A bis 3D ersichtlich ist, ist von den vorhandenen Säulen jede Säule auf- und abbewegbar, wobei jedoch benachbarte Säulen nur in einem begrenzten Umfang relativ zueinander bewegbar sind. Dabei sind die Säulen nicht starr miteinander gekoppelt, sodass die Bewegung einer Säule nicht zwangsläufig die Bewegung der dazu benachbarten Säule bewirkt.
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Wie aus der 3A ersichtlich ist, kommen in dem Zustand, in welchem alle Säulen maximal weit nach oben bewegt sind, benachbarte Säulen in Längsrichtung nicht oder nur unwesentlich gegeneinander versetzt zu liegen. In diesem Zustand befinden sich die unteren Enden der Säulen in etwa auf gleicher Höhe.
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Wie aus der 3D ersichtlich ist, kommen in dem Zustand, in welchem alle Säulen maximal weit nach unten bewegt sind, benachbarte Säulen in Längsrichtung gegeneinander versetzt zu liegen, wobei jedoch senkrecht zur Längsrichtung gesehen der untere Bereich der weiter oben zu liegen kommenden Säule und der obere Bereich der weiter unten zu liegen kommenden Säule einander immer noch überlappen. Die am weitesten unten zu liegen kommende Säule ist die erste Säule 101. Weiter oben kommen die zweiten Säulen 102-1 und 102-2 zu liegen, und noch weiter oben die dritten Säulen 103-1 und 103-2.
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Die Säulen sind so angeordnet und miteinander gekoppelt, dass sie sich aufgrund ihrer Schwerkraft selbständig nach unten bewegen. Um die Säulen nach oben zu bewegen, benötigt man eine Antriebsvorrichtung. Diese Antriebsvorrichtung wird im betrachteten Beispiel durch einen Elektromotor 105 gebildet, welcher über ein Seil mit dem unteren Ende der am weitesten nach unten bewegbaren Säule 101 verbunden ist. Genauer gesagt ist es so, dass durch den Elektromotor 105 eine horizontale Antriebswelle 106 in Drehung versetzt wird. Auf der Antriebswelle ist eine Wickelrolle 107 angeordnet, auf welcher ein in den Figuren nur teilweise gezeigtes Seil 108 aufgewickelt ist. Das nicht mit der Wickelrolle 107 verbundene Ende des Seils 108 ist mit der unten an der ersten Säule 101 angebrachten Trägereinheit 104 verbunden. Somit kann durch eine entsprechende Drehung des Elektromotors 105 über das Seil 108 die Trägereinheit 104 und mit dieser die erste Säule 101 und eventuell auch die zweiten Säulen 102-1 und 102-2 sowie die dritten Säulen 103-1 und 103-2 wunschgemäß weit und wunschgemäß schnell nach oben bewegt werden. Ebenso kann durch eine entsprechende Drehung des Motors 105 ein wunschgemäß schnelles und wunschgemäß weites Ablassen der Säulen und der Trägereinheit 104 erfolgen.
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Der Elektromotor 105 ist zusätzlich über ein zweites Seil 110 mit der Trägereinheit 104 verbunden. Hierzu ist auf der Antriebswelle 106 neben der ersten Wickelrolle 107 eine zweite Wickelrolle 109 vorgesehen. Hierauf ist das zweite Seil 110 aufgerollt; das andere Ende des zweiten Seils 110 ist mit der Trägerplatte 104 verbunden. Das erste Seil 108 und das zweite Seil 110 verlaufen parallel. Das zweite Seil 110 dient jedoch nur als ein Sicherungsseil, welches den Umfang der Abwärtsbewegung der Säulen im Falle eines Reißens des ersten Seils 108 beschränkt. Das zweite Seil 110 trägt während des normalen Betriebes (bei nicht beschädigtem ersten Seil 108) keine Last. Der von der Wickelrolle 109 abgewickelte Teil des zweiten Seils 110 ist etwas länger als der entsprechende Teil des ersten Seils 108. Das zweite Seil 110 durchläuft die Trägereinheit 104 und wird durch eine zwischen Seilende und Trägereinheit 104 vorgesehene Feder gespannt gehalten.
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An den Säulen der Hubachse sind Führungselemente vorgesehen, über welche benachbarte Säulen bei Relativbewegungen aneinander geführt werden. Diese Führungselemente werden im betrachteten Beispiel durch Schienen und komplementär ausgebildete Gegenstücke gebildet, die die Schienen in sich aufnehmen. Beispielsweise kann vorgesehen werden dass
- – an den den zweiten Säulen 102-1 und 102-2 zugewandten Seiten der ersten Säule 101 Schienen 111 vorgesehen sind,
- – an den der ersten Säule 101 zugewandten Seiten der zweiten Säulen 102-1 und 102-2 die komplementären Gegenstücke 112 vorgesehen sind,
- – an den den zweiten Säulen 102-1 und 102-2 zugewandten Seiten der dritten Säulen 103-1 und 103-2 Schienen 113 vorgesehen sind, und
- – an den den dritten Säulen 103-1 und 103-2 zugewandten Seiten der zweiten Säulen 102-1 und 102-2 die komplementären Gegenstücke 114 vorgesehen sind.
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Die komplementären Gegenstücke müssen sich im Gegensatz zu den Schienen nicht über die gesamte Länge der Säulen erstrecken. Im betrachteten Beispiel sind pro Schiene zwei mit Abstand übereinander angeordnete kurze Gegenstücke vorgesehen.
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Vorzugsweise sind in den Komplementären Gegenstücken 112, 114 Kugelführungen oder noch besser Rollenführungen integriert.
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Wie insbesondere aus der 3E ersichtlich ist greifen die Schienen 111, 113 und die komplementären Gegenstücke 112, 114 so ineinander, dass sich die benachbarten Säulen ausschließlich in Längsrichtung der Säulen relativ zueinander bewegen können.
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Neben den soeben erwähnten Führungselementen sind in den Figuren nicht gezeigte weitere Führungselemente vorgesehen, über welche wenigstens eine der Säulen zusätzlich an einer nicht durch eine der Säulen gebildeten anderen Anlagenkomponente, beispielsweise an der vertikalen Platte 115 des Schlittens geführt wird, wobei auch diese weiteren Führungselemente so ineinandergreifen, dass sich die wenigstens eine Säule nur in ihrer Längsrichtung bewegen kann. Im betrachteten Beispiel sind nur diejenigen Säulen, die in dem Zustand, in welchem alle Säulen maximal weit nach unten bewegt sind, am wenigsten weit nach unten bewegt sind, also die dritten Säulen 103-1 und 103-2 über die weiteren Führungselemente zusätzlich an der vertikalen Platte 115 des Schlittens geführt. Diese weiteren Führungselemente können wie schon die anderen Führungselemente durch Schienen und entsprechende komplementäre Gegenstücke gebildet werden. Im betrachteten Beispiel handelt es sich um an den Säulen 103-1 und 103-2 angebrachte Schienen 116 und an der Platte 115 angebrachte komplementäre Gegenstücke 117.
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An den Säulen sind ferner seitlich nach außen ragende, als Anschläge wirkende Elemente angebracht oder ausgebildet, die dazu ausgelegt sind, an zugeordnete Anschläge der jeweils benachbarten Säule oder an die benachbarte Säule selbst anzuschlagen, wenn die benachbarten Säulen eine bestimmte Relativlage zueinander einnehmen. Diese Anschläge sind so angeordnet und ausgebildet, dass sie den Umfang begrenzen, in welchem sich benachbarte Säulen relativ zueinander bewegen können, und so dafür sorgen, dass sich benachbarte Säulen während des Betriebes der Hubachse nicht selbstständig voneinander lösen können. Die Anschläge werden im betrachteten Beispiel zumindest teilweise durch die vorhandenen Führungselemente, genauer gesagt durch die komplementären Gegenstücke 112, 114 gebildet. Die restlichen Anschläge durch an den Säulenenden angebrachte Platten oder dort vorgesehene Flansche gebildet. Selbstverständlich können die Anschläge auf beliebige andere Art und Weise realisiert werden.
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Bei dem vorstehend unter Bezugnahme auf die 3A bis 3D beschriebenen Ausführungsbeispiel der Hubachse sind die Säulen eines jeweiligen Säulenpaars nicht miteinander verbunden. Dies muss aber nicht so sein. Beispielsweise kann vorgesehen werden, die Säulenpaare jeweils durch eine U-Profil-Stange zu bilden und die beiden parallelen Schenkel der U-Profil-Stange als die beiden Säulen eines jeweiligen Säulenpaares zu verwenden. Dies ist in den 4A und 4B, insbesondere in der 4B veranschaulicht. Dort sind das die zweiten Säulen 102-1 und 102-2 enthaltende Säulenpaar durch eine mit dem Bezugszeichen 102 bezeichnete U-Profil-Stange realisiert, und das die dritten Säulen 103-1 und 103-2 enthaltende Säulenpaar durch eine mit dem Bezugszeichen 103 bezeichnete U-Profil-Stange.
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In den 4A und 4B sind auch die vorstehend erwähnten Führungseinrichtungen 111–114, 116 und 117 sowie die Platte 115 schematisch dargestellt. Diesbezüglich bestehen keine Unterschiede zu der in den 3A bis 3E gezeigten Anordnung. Unterschiedlich ist nur die Art und Weise, wie die Säulen realisiert werden.
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Darüber hinaus sind selbstverständlich auch noch weitere Modifikationen denkbar.
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Der Vollständigkeit halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass vorstehend nur auf die hier besonders interessierenden Teile der beschriebenen Anlage eingegangen wurde. Es dürfte einleuchten und bedarf keiner näheren Erläuterung, dass die Anlage eine Vielzahl weiterer Komponenten enthält, beispielswese Wegmessgeber und/oder sonstige Sensoren, eine Motorbremse, eine externe Bremse, die bei Ausfall der Motorbremse aktiv wird, weitere Systemkomponenten für die Personensicherheit, etc..
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Die hier vorgestellte Hubachse erweist sich unabhängig von den Einzelheiten der praktischen Realisierung als vorteilhaft: eine eine solche Hubachse enthaltende Anlage kann in niedrigeren Räumen oder Hallen aufgestellt werden als es bei Anlagen mit herkömmlichen Hubachsen der Fall ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Portalroboter
- 2
- Gestell
- 11
- Schlitten
- 12
- Trägereinheit
- 13
- Hubachse
- 14
- Hubachsen-Antriebsvorrichtung
- 15
- Zahnrad
- 16
- Zahnstange
- 21
- Schiene
- 100
- Hubachse
- 101
- erste Säule
- 102
- U-Profil-Stange
- 102-1
- erste zweite Säule
- 102-2
- zweite zweite Säule
- 103
- U-Profil-Stange
- 103-1
- erste dritte Säule
- 103-2
- zweite dritte Säule
- 104
- Trägereinheit
- 105
- Elektromotor
- 106
- Antriebswelle
- 107
- Wickelrolle
- 108
- Seil
- 109
- zweite Wickelrolle
- 110
- zweites Seil
- 111
- Schiene an 101
- 112
- komplementäres Gegenstück an 102-1 und 102-2
- 113
- Schiene an 103-1 und 103-2
- 114
- komplementäres Gegenstück an 102-1 und 102-2
- 115
- vertikale Platte des Schlittens
- 116
- weitere Schiene an 103-1 und 103-2
- 117
- komplementäres Gegenstück an 115
