DE3624834A1 - Zentriervorrichtung mit selbsttaetiger fuegung einer steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentriervorrichtung mit selbsttätiger Fügung einer Steckverbindung zum automatischen Anschluß eines mobilen Gerätes an den Versorgungskreis einer stätionären Einrichtung, insbesondere zum Andocken eines Flurförderzeuges an eine stationäre Belade-, Entlade- oder Übergabeeinrichtung.

Einen Aufsatz der Zeitschrift "Deutsche Hebe- und Fördertechnik", Heft 6, 1986 ist auf S. 18 eine hochgenaue Andockvorrichtung für die Palettenübergabe zwischen einem Robofahrzeug und einer CNC-Maschine zu entnehmen. Sowohl die stationäre Einrichtung (CNC-Maschine) als auch das mobile Gerät (Robofahrzeug) können dergestalt miteinander verbunden werden, daß beide mit jeweils einem Konus versehen sind, die von der Form her ineinanderpassen. Über eine Hydraulik wird der Auflagetisch des vorpositioniert im Bereich der stationären Einrichtung geparkten Robofahrzeuges soweit abgesenkt, bis die Konen ineinandergreifen. Nachteile sind sowohl in der aufwendigen Steuerung als auch in der Störanfälligkeit der hydraulischen Hubeinrichtung sowie aller damit zusammenwirkender Bauteile gegeben. Darüberhinaus ist ein absolut präzises Anfahren des Robofahrzeuges an die CNC-Maschine notwendig, da ansonsten der Andockvorgang nicht ausgeführt werden kann. Ferner wird hier keine Steckverbindung an den Versorgungskreis der CNC-Maschine hergestellt, wodurch gegebenenfalls ein selbsttätiger Be- oder Entladevorgang oder dergleichen ausgelöst werden könnte.

Ausgehend vom gattungsbildenden Teil liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen automatischen Anschluß eines mobilen Gerätes an den Strom-, Hydraulik- oder Pneumatikkreis einer stationären Einrichtung zu schaffen, ohne daß ein absolut präzises Anfahren des mobilen Gerätes an die stationäre Einrichtung notwendig ist. Insbesondere soll sichergestellt werden, daß z.B. ein Cargo Trailer Zug rückwärts gegen eine Rampe gefahren werden kann, wobei eine auf dem Cargo Trailer installierte Fördereinrichtung beim Andocken automatisch, d.h. ohne das Eingreifen einer Bedienungsperson, an die stationäre Steueranlage und Stromversorgung angeschlossen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch je ein fest an der stationären Einrichtung und am mobilen Gerät angeordnetes Kupplungselement sowie ein weiteres, in allen Richtungen frei bewegliches und mit einem der beiden Kupplungselemente verbundenes Kupplungselement, welches an das freie Kupplungselement zentriert ankuppelbar ist.

Das mobile Gerät, z.B. ein Cargo Trailer Zug, wird über eine bestimmte Fahrstrecke, die von der Länge des mobilen Gerätes abhängig ist, durch übliche mechanische Führungs- und Einweiserelemente vorzentriert. In dieser vorzentrierten Lage kommt der Erfindungsgegenstand dergestalt zum Tragen, daß - innerhalb einer gewissen Toleranzbreite, die vom Grad der Vorzentrierung abhängt - das Kupplungselement des mobilen Gerätes über das freibewegliche mittlere Kupplungselement mit dem Kupplungselement im Bereich der stationären Einrichtung verbindbar ist. Da das mittlere Kupplungselement frei beweglich ist, spielt es keine Rolle, ob es mit dem festen Kupplungselement am mobilen Gerät oder mit dem an der stationären Einrichtung zusammenwirkt. Die Beweglichkeit ist bei beiden Anwendungsfällen gewährleistet, und die Anbringung sollte von den jeweilig vorhandenen Bauräumen bzw. örtlichen Gegebenheiten abhängig gemacht werden.

Vorzugsweise ist das frei bewegliche Kupplungselement mittels eines Führungsbolzens gegenüber einem der beiden fest angeordneten Kupplungselemente gelenkig verlagert. Der Führungsbolzen ist hierbei zentrisch angeordnet und die Verlagerung gegenüber dem zugehörigen Kupplungsteil erfolgt über ein Pendellager. Andere, z.B. kardanische Aufhängungen sind hierbei jedoch ebenfalls denkbar.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet, daß das frei bewegliche Kupplungselement durch ein, kastenförmiges Gehäuse gebildet ist, wobei der offene Teil des Gehäuses zu dem Kupplungselement gerichtet ist, mit dem es gelenkig verbunden ist.

Der Führungsbolzen ragt hierbei in den offenen Bereich des Gehäuses hinein und läuft etwa in der Mitte des Gehäuses in einen, im Querschnitt etwa quadratischen Stützkörper aus, der wiederum mit stiftähnlichen Ansätzen versehen ist, die sich in Richtung der korrespondierenden Gehäusewand erstrecken. Der Stützkörper ist innerhalb des Gehäuses bewglich gelagert, wobei zumindest jeder Stift mit einer ihn umgebenden Druckfeder zusammenwirkt, die sich an Anschlagflächen des Gehäuses sowie des Stützkörpers abstützt. Infolge des einseitig pendelnd gelagerten Führungsbolzens sowie der mit Federn zusammenwirkenden Stifte ist eine Beweglichkeit des Stützkörpers bzw. des gesamten Kupplungselementes in allen Richtungen gewährleistet.

Je nach Anwendungsfall bzw. gewünschter Bewegungsfreiheit weisen die Stifte einen definierten Abstand zur Gehäusewand auf und werden lediglich durch die Federn zentriert. Diese Anordnung ist jedoch relativ labil und dürfte bei größeren Kräften nicht einsetzbar sein. Um diesen Nachteil zu umgehen und eine universell einsetzbare Kupplung zu konzipieren, wird vorgeschlagen, daß die Stifte durch Öffnungen im Gehäuse hindurchragen, wobei der Stützkörper innerhalb des Gehäuses bis zum Federanschlag (Blockieren der Feder) frei beweglich ist. Die Führung der Stifte in deren Achsrichtung bewirkt, daß infolge von Druckkräften beim Ankuppeln die Stifte nicht in Druckrichtung aus ihren so geschaffenen Führungen herausrutschen und die Beweglichkeit des Kupplungselementes beeinträchtigen können.

Darüberhinaus erscheint es sinnvoll auch den Führungsbolzen vor derartigen Druckstößen in Bezug auf den Stützkörper zu bewahren, indem auch hier eine, den Führungsbolzen umschließende Druckfeder zwischen Stützkörper und dem starren Kupplungsteil vorgesehen wird, die mit dem frei beweglichen Kupplungselement zusammenwirkt.

Einen weiteren Gedanken der Erfindung gemäß sind im Bereich des frei beweglichen sowie des starren und anzukuppelnden Kupplungselementes Zentrierstifte auf der einen und mit einer Öffnung versehene Hohlzylinder auf der anderen Seite vorgesehen. Eine bevorzugte Ausführungsform wird darin gesehen, die Zentrierstifte im Bereich des frei beweglichen Kupplungselementes und die Hohlzylinder im Bereich des starren Kupplungselementes anzuordnen. Die Berührungsbereiche der Zentrierstifte und/oder der Hohlzylinder sind, um ein leichteres Eindringen der Zentrierstifte in die Hohlzylinder zu ermöglichen, vorzugsweise mit einem konischen Profil versehen. Gegen die Federkräfte zentrieren sich die Zentrierstifte über die angesprochenen Konen in den Hohlzylinder, bis die Verschiebeebene des beweglichen Kupplungselementes mit der des starren Kupplungselementes übereinstimmt.

Der Versorgungskreis wird durch die Verbindung mehrerer, im Bereich zwischen den Zentrierstiften und dem Hohlzylinder angeordneter Steckelemente, insbesondere einem Stecker und einer Steckdose, geschlossen, wobei die Abmessungen der Zentrierstifte und der Hohlzylinder (insbesondere in Längsrichtung gesehen) dergestalt ausgelegt sind, daß eine Verbindung der Steckelemente erst nach erfolgter Zentrierung zwischen den Zentrierstiften und den zugehörigen Hohlzylindern herstellbar ist. Eine Beschädigung der Steckelemente ist beim Andocken eines mobilen Gerätes an eine stationäre Einrichtung somit ausgeschlossen.

Die von Stecker und Steckdose geforderte Fügungstoleranz wird in die Toleranz von Zentrierstift und Hohlzylinder verlagert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit eine rein mechanische Korrektur von beim Andocken auftretenden Fehlmaßen und ein absolut passgenaues Fügen von Stecker und Steckdose zur Schließung des Versorgungskreises. Wie bereits oben angesprochen ist unter Versorgungskreis neben dem Strom- und Hydraulikkreis auch der Pneumatikkreis zu verstehen. Die Art des Versorgungskreises ist hier ebenso wie die Anordnung des frei beweglichen Kupplungselementes von dem jeweiligen Anwendungsfall abhängig.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Perspektivische Darstellung eines möglichen Anwendungsfalles des Erfindungsgegenstandes.

Fig. 2 u. 3 Verschiedene Darstellungen des frei beweglichen Kupplungselementes in Bezug auf das zu kuppelnde Element im Schnitt.

Fig. 4 Darstellung einer möglichen Korrektur von Fehlmaßen zwischen Zentrierstiften und Hohlzylindern.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein mögliches Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Erkennbar sind je ein festes Kupplungsteil 2, 3 welche mit einem nicht weiter dargestellten mobilen Gerät G und einer stätionären Einrichtung E verbunden sind. Dazwischen ist ein weiteres allseitig bewegliches Kupplungselement 4 angeordnet, (Pfeilrichtung) welches über einen Führungsbolzen 5 mit dem festen Kupplungselement 2 verbunden ist. Am beweglichen Kupplungselement 4 sind zwei Zentrierstifte 6, 7 mit seitlichem Abstand zueinander befestigt, die beim Ankuppeln in korrespondierende mit Öffnungen 8, 9 versehene Hohlzylinder 10,11 einführbar sind. Zwischen den Zentrierstiften, 6, 7 und den Hohlzylindern 10, 11 sind die den Versorgungskreis schließenden Steckelemente, hier von Form eines Steckers 12 und einer Steckdose 13, angeordnet. Die Abmessungen l, l′, insbesondere bezogen auf die Länge, sind so gewählt, daß der Versorgungskreis durch Verbindung der Steckelemente 12, 13 erst dann geschlossen werden kann, wenn die Zentrierstifte 6, 7 in die Hohlzylinder 10, 11 eingeführt sind.

Die Fig. 2 und 3 zeigen das frei bewegliche Kupplungselement 4 in verschiedenen Ansichten. Das Kupplungselement 4 besteht aus einem, im Querschnitt U-förmig ausgebildeten Gehäuse 14. Dessen offener Bereich 15 ist zu dem festen Kupplungselement 2 gerichtet, mit dem es verbunden ist. Das frei bewegliche Kupplungselement 4 ist hierbei mit dem festen Kupplungselement 2 über einen Führungsbolzen 5 verbunden, der gegenüber dem festen Kupplungselement 2 mittels eines Pendelrollenlagers 16 verlagert ist, welches Schwenkbewegungen um den Winkel α zuläßt. Der Führungsbolzen 5 läuft innerhalb des Gehäuses 14 in einen, im Querschnitt etwa quadratischen Stützkörper 17 aus, der mit weiteren stiftähnlichen Ansätzen 18, 19, 20 versehen ist, die sich durch Öffnungen 21, 22, 23 im Gehäuse 14 erstrecken. Um eine elastische Beweglichkeit des Stützkörpers 17 innerhalb des Gehäuses 14 zu gewährleisten sind, die Ansätze 18, 20 umgreifende, Druckfedern 24, 25, 26 vorgesehen, die sich an Anschlagflächen 27, 28 des Gehäuses 14 sowie des Stützkörpers abstützen. Auch der Führungsbolzen 5 ist gegenüber dem ihn aufnehmenden festen Kupplungselement 2 durch eine Druckfeder 29 gestützt. Der Stützkörper 17 und somit das Kupplungselement 4 ansich ist somit mittels der Druckfedern 24-26 und 29 allseitig und elastisch entlang der Achsen der Ansätze 18, 20 sowie des Führungsbolzens 5 beweglich und durch das Pendellager 16 neig- und schwenkbar. Somit sind alle räumlichen Freiheitsgrade im Hinblick auf mögliche Korrekturen von Fehlmaßen beim Andocken eines mobilen Gerätes M an eine stationäre Einrichtung E herbeiführbar. Die Zentrierstifte 6, 7 und die Hohlzylinder 10, 11 verlaufen über einen Teil ihres Berührungsbereiches 30, 31 konisch, um so ein leichteres Einführen zu ermöglichen. Erst wenn die zylindrischen Bereiche 32, 33 der Zentrierstifte 6, 7 und der Hohlzylinder 10, 11 parallel zueinander verlaufen ist die Kupplung 1 soweit zentriert, daß der Stecker 12 unbeschadet in die Steckdose 13 eingedrückt werden und den Versorgungskreis schließen kann.

Fig. 4 zeigt als Prinzipskizze einen möglichen Kontakt zwischen den Zentrierstiften 6, 7 des frei beweglichen Kupplungsteiles 4 (nicht dargestellt) und den Öffnungen 8, 9 der Hohlzylinder 10, 11 des festen Kupplungselementes 3 (nicht dargestellt). Die Zentrierstifte 6, 7 treffen unter einem Winkel α mit ihren konischen Bereichen 30 auf die ebenfalls konischen Bereiche 31 der Hohlzylinder 10, 11. Die Mittenversätze bzw. Exzentrizitäten sind durch die Buchstaben a und b gekennzeichnet. Wäre hier kein Verschiebestück vorhanden, könnte ohne Beschädigung der Bauteile kein Kontakt hergestellt werden. Infolge der elastischen Ausweichmöglichkeit des mittleren Kupplungselementes 4 (s. Fig. 2 u. 3) können diese Fehlmaße a, b, α auf rein mechanische Art und Weise korrigiert werden.

Claims (14)

1. Zentriervorrichtung mit selbsttätiger Fügung einer Steckverbindung zum automatischen Anschluß eines mobilen Gerätes an den Versorgungskreis einer stationären Einrichtung, insbesondere zum Andocken eines Flurförderzeuges an eine stationäre Belade-, Entlade- oder Übergabeeinrichtung, gekennzeichnet durch je ein fest an der stationären Einrichtung (E) und am mobilen Gerät (G) angeordnetes Kupplungselement (2, 3) sowie ein weiteres, in allen Richtungen frei bewegliches und mit einem der beiden Kupplungselemente (2 oder 3) verbundenes Kupplungselement (4), welches zur Schließung des Versorgungskreises an das freie Kupplungselement (3) zentriert ankuppelbar ist.

2. Zentriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das frei bewegliche Kupplungselement (4) mittels eines Führungsbolzens (5) gegenüber einem der fest angeordneten Kupplungselemente (2 oder 3) gelagert ist.

3. Zentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerung des Führungsbolzens (5) gegenüber dem einen Kupplungsteil (2) über ein Pendellager (16) erfolgt.

4. Zentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das frei bewegliche Kupplungselement (4) durch ein, kastenförmiges Gehäuse (14) gebildet ist, wobei der offene Teil (15) des Gehäuses (14) zu dem festen Kupplungselement (2) gerichtet ist, mit dem es gelenkig verbunden ist.

5. Zentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbolzen (5) in den offenen Teil (15) des Gehäuses (14) hineinragt, etwa in der Mitte des Gehäuses (14) in einen Stützkörper ausläuft, der wiederum mit stiftähnlichen Ansätzen (18-20) versehen ist, die sich in Richtung der korrespondierenden Gehäusewand erstrecken.

6. Zentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (17) innerhalb des Gehäuses (14) frei beweglich gelagert ist.

7. Zentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest jeder Stift (18-20) mit einer ihn umgebenden Druckfeder (24-26) zusammenwirkt, die sich an Anschlagflächen (27, 28) des Gehäuses (14) und des Stützkörpers (17) abstützt.

8. Zentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (18-20) durch Öffnungen (21-23) im Gehäuse (14) hindurchragen, wobei der Stützkörper (17) innerhalb des Gehäuses (14) bis zum Federanschlag beweglich ist.

9. Zentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine weitere den Führungsbolzen (5) umschließende Druckfeder (29) zwischen dem Stützkörper (17) und dem Kupplungselement (2), welches mit dem frei beweglichen Kupplungselement (4) zusammenwirkt.

10. Zentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch Zentrierstifte (6, 7) und korrespondierende, mit einer Öffnung (8, 9) zur Aufnahme der Zentrierstifte (6, 7) versehende Hohlzylinder (10, 11) im, dem Führungsbolzen (5) abgewandten Bereich des frei beweglichen (4) sowie des starren Kupplungselementes (3).

11. Zentriervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierstifte (6, 7) im Bereich des frei beweglichen (4) und die Hohlzylinder (10, 11) im Bereich des starren Kupplungselementes (3) angeordnet sind.

12. Zentriervorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsbereiche (30, 31) der Zentrierstifte (6, 7) und/oder der Hohlzylinder (10, 11) mit einem konischen Profil ausgebildet sind.

13. Zentriervorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungskreis durch die Verbindung mehrerer, im Bereich zwischen den Zentrierstiften (6, 7) und den Hohlzylindern (10, 11) angeordneter Steckelemente (12, 13), insbesondere einem Stecker und einer Steckdose, schließbar ist.

14. Zentriervorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung der Zentrierstifte (6, 7) und der Hohlzylinder (10, 11) im Verhältnis zu den Steckelementen (12, 13) dergestalt ausgelegt ist, daß eine Verbindung der Steckelemente (12, 13) erst nach erfolgter Zentrierung zwischen den Zentrierstiften (6, 7) und den Hohlzylindern (10, 11) herstellbar ist.