DE3701486A1 - Vorrichtung zum positionieren von in einer reihe angeordneten teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Posi­ tionieren von in einer Reihe angeordneten Teilen mit Greifern, die die zu positionierenden Teile aufnehmen und freigeben können.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise zum Positio­ nieren und Setzen von Ausbauteilen im Tunnelbau bzw. im Streckenvortrieb des Untertagebaus verwendet. Daneben können derartige Vorrichtungen beispielsweise auch im Vorrichtungsbau etc. eingesetzt werden.

Insbesondere für den Streckenvortrieb bzw. den Untertage­ bau sind ein Reihe von Ausbauhilfen bzw. -manipulatoren in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Diese teil­ weise sehr unterschiedlichen Geräte haben jedoch die verschiedensten Nachteile, die z.T. auch kombiniert auf­ treten:

• - Bekannte Ausbaugeräte mit aktiver Setzvorrichtung bean­ spruchen viel Platz in der Strecke und behindern so andere Arbeiten; in der Regel haben sie zudem ein hohes Gewicht.
• - Bekannte Ausbaugeräte ermöglichen immer nur die Positionierung eines einzigen Teils, so daß die gesamte Positionierung sehr viel Zeit in Anspruch nimmt.
• - Es müssen verschiedene Ausbaugeräte eingesetzt werden, um einen Streckenbau komplett maschinell unterstützt setzen und montieren zu können; in der Regel werden deshalb nur Kappensegmente gehandhabt.
• - Die Ausbaugeräte haben in der Regel nur wenige Frei­ heitsgrade, so daß das Einlegen der Ausbausegmente in die Aufnahmevorrichtungen bzw. das Positionieren in der Strecke nur wenig flexibel ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Positionieren von in einer Reihe angeordneten Teilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiter­ zubilden, daß sie bei geringem Platzbedarf die gleichzei­ tige Positionierung mehrerer Teile erlaubt. Darüberhinaus soll es auch unter beengten Raumverhältnissen möglich sein, ohne Schwierigkeiten neue Teile nachzuführen und flexibel zu positionieren.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt das gleichzeitige Setzen mehrerer Teile, wobei es sich bei Anwendung der Vorrichtung im Untertagebau (Anspruch 14) beispielsweise um Stempel- oder Kappensegmente handeln kann. Die verfahr­ baren Greifer auf dem Träger können auch dazu benutzt werden, um nach erfolgtem Setzen z.B. eines Kappendachs eine Arbeitsplattform, die an dem beweglichen Grundgestell mitgeführt wird, zu greifen und beliebig unter dem Kappen­ dach zu positionieren.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch auf anderen Gebieten als den im Anspruch 14 gekenn­ zeichneten angewendet werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Insbesondere bei der Ausbildung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung, die 6 Freiheitsgrade ohne Be­ rücksichtigung der Mobilität aufweist, ist eine volle Anpassungsfähigkeit beim Ausrichten der Teile auf die gewünschte Position auch bei verkippter Lage oder schlech­ ter Positionierung des Gesamtgeräts gegeben. Die Vorrich­ tung ist daher gut auch als Vorpfändeinrichtung geeignet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, auf die im übrigen hinsichtlich aller im Text nicht erläuterten Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 darge­ stellten Vorrichtung.

Fig. 3 und 4 die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung in verschiedenen Arbeitsstellungen.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist drei Greifer (1) mit Greiferbacken auf, deren Form dem Umriß der zu positionierenden Teile (12) bzw. (14) angepaßt ist. Die Greiferbacken (1) sind am Schlitten (2) befestigt, die auf einem Träger (3) mit einer Linearführung verschiebbar geführt sind. Der Träger (3) ist über ein Drehgelenk (4), dessen Drehachse parallel zum Träger (3) ist, sowie weitere Drehgelenke (5) und (6) den Teleskopauszügen eines Doppelarms (7) (s. Fig. 2) verbunden. Der Arm (7) ist über ein weiteres Drehgelenk, dessen Drehachse senkrecht auf den Drehachsen der Gelenke (4 und 6) steht mit einem Schwenkarm (9) verbunden, der an einem Grundgestell (11) um eine Achse (10) schwenkbar angelenkt ist. Das bewegliche Grundgestell (11) ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel an einer Führungsschiene einer Einschienen-Hängebahn in Pfeilrichtung verschiebbar geführt. Selbstverständlich kann die Mobilität des Grund­ gestells auch auf andere Weise, beispielsweise durch Verwendung einer selbstschreitenden Vorrichtung herge­ stellt werden, wie sie in einer am gleichen Tage einge­ reichten Patentanmeldung des selben Anmelders beschrieben ist.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Schwenk­ bereich des Arms (9) zwischen 90° und 180°, während das Drehgelenk (6) eine 360° Drehung und das Drehgelenk 3 eine Drehung von wenigstens 30° ermöglicht. Die Länge des Trägerarms (3) beträgt typischerweise 2 bis 3 m; der Auszugsweg des Teleskoparms (7) ist vergleichbar mit der Länge des Trägerarms.

In den Fig. 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Vorrich­ tung lediglich schematisch dargestellt. Dabei ist auf die Darstellung von Antriebssystemen etc. verzichtet worden. Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist ein Antrieb an folgenden Stellen erforderlich:

• - Drei Greifer (1),
• - Drehgelenk (4),
• - Drehgelenk (5),
• - Drehgelenk (6),
• - Doppel-Teleskoparm (7),
• - Drehgelenk (8),
• - Schwenkgelenk (10).

Der Antrieb der einzelnen beweglichen Teile kann selbst­ verständlich von Hand oder über entsprechende Getriebe erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, pneumati­ sche, hydraulische oder elektrische Antriebssysteme einzu­ setzen, da dann ohne weiteres eine Steuerung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung durch eine Steuereinheit oder eine Fernsteuerung etc. möglich ist.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 erläutert werden. Aufgrund der 6 Freiheitsgrade der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung kann diese unter anderem für das Setzen von Stempelsegmenten, von Kappensegmenten, von Kappendächern sowie das Vorpfänden von Kappendächern eingesetzt werden. Darüber hinaus ist auch das Positionie­ ren von Arbeitsbühnen möglich. In den Figuren ist exempla­ risch das gleichzeitige Setzen mehrerer Segmente darge­ stellt, wobei es sich sowohl um das Setzen von Stempelseg­ menten als auch um das Setzen von Kappensegmenten handeln kann. Die insgesamt 6 Freiheitsgrade ermöglichen dabei eine volle Anpassungsfähigkeit beim Ausrichten der Segmen­ te an die Ausbaurichtung der Strecke auch bei verkippter Lage oder schlechter Positionierung des Gesamtgeräts. Daher ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch gut als Vorpfändeinrichtung geeignet.

Die verfahrbaren Greifer auf dem Träger (3) können dazu benutzt werden, um nach erfolgtem Setzen zum Beispiel eines Kappendachs eine Arbeitsplattform, die an der mobi­ len Einheit (11) mitgeführt wird, zu greifen und beliebig unter dem Kappendach zu positionieren. Anstelle des Trä­ gers (3) kann auch eine Arbeitsplattform ständig an einem eigenen Gerät im Einsatz sein.

Es gibt dabei grundsätzlich zwei verschiedene Möglichkei­ ten, Ausbausegmente mit der in den Fig. 1 bis 4 gezeig­ ten Vorrichtung zu setzen:

Fig. 3

Der Träger (3) wird mit 3 Kappen (je 2 montierte Kappen­ segmente), die im rückwärtigen Streckenteil vormontiert wurden, von hinten her beladen. Der Funktionsablauf sieht wie folgt aus:

• 1. Die Greifer (1) auf dem Träger werden nach hinten ver­ fahren.
• 2. Der Schwenkarm (9) wird nach unten gedreht, dabei wird der Träger (3) mittels des Teleskoparms (7) nach unten ausgefahren und der Träger (3) um insgesamt 270° nach hinten gedreht (siehe Fig. 3).
• 3. Die Ausbausegmente (13) werden aus ihrer positionier­ ten - nicht dargestellten - Bereitstellung aufgenom­ men.
• 4. Der Träger wird mit den gegriffenen Kappen nach vorne geschwenkt, dabei werden der Teleskoparm (7) und die Greiferschlitten (2) so verfahren, daß die sperrigen Ausbausegmente nicht mit der Streckenwandung kollidie­ ren.
• 5. Anschließend wird der Schwenkarm (9) hochgedreht und der Träger (3) entsprechend mitgedreht und in der End­ stellung positioniert.
• 6. Nunmehr werden die Greifer (1) mit den Kappen entsprechend der Ausbaustellung auseinandergezogen und die Kappen durch Betätigung aller Achsen fein positio­ niert und orientiert.

Fig. 4

Der wesentliche Unterschied der in Fig. 4 dargestellten Arbeitsweise zu der in Fig. 3 dargestellten Arbeitsweise besteht darin, daß der Träger 3 mit den sechs Kappenseg­ menten von vorne beladen wird. Dies hat den Vorteil, daß die Kappen nicht um 360° wie in Fig. 3 geschwenkt werden müssen, sondern gleich lagerichtig gegriffen werden kön­ nen. Bei den Schwenkbewegungen des Schwenkarms (9) bleibt der Träger 3 immer in der gleichen Lage.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels exemplarisch ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er in den Ansprüchen niedergelegt ist, beschrieben worden.

Aus Gründen der großen auftretenden Kräfte und Momente ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel das Drehgelenk (5) mittig auf den Träger (3) aufgesetzt. Damit eine vollstän­ dige Drehbarkeit gegeben ist, ist der Teleskoparm (7) zweigeteilt und der Zwischenraum so bemessen, daß der Träger (3) zusammen mit den Drehgelenken 4 bis 6 durch den Zwischenraum des Doppel-Teleskoparms (7) geschwenkt werden kann.

Prinzipiell ist es aber auch möglich, auf die Drehgelenke 4, 6, 8 zu verzichten, wodurch aber eine wesentlich ver­ ringerte Orientierungsfähigkeit des Trägers (3) mit dann nur noch 3 Freiheitsgraden eintritt. Auch kann der Träger 3 nicht nur mittig, sondern auch versetzt an dem einen Ende mit dem Teleskoparm (7) verbunden werden. Der Teles­ koparm (7) kann dann aus einem einzigen Stück ohne Zwi­ schenraum bestehen. Hierdurch ergibt sich allerdings ein eingeschränkter Funktionsablauf bei verminderter Drehbar­ keit des Gelenks (5).

Selbstverständlich ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer elektronischen Steuerung zu verse­ hen. Diese elektronische Steuerung kann beispielsweise eine Programmsteuerung, aber auch eine Fernsteuerung sein, die ein sicheres Arbeiten im befestigten Streckenabschnitt erlaubt.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Positionieren von in einer Reihe ange­ ordneten Teilen mit Greifern, die die zu positionierenden Teile greifen und freigeben können, dadurch gekennzeichnet, daß an einem beweglichen Grundge­ stell (11) ein Arm (9, 7) um eine zur Reihenachse senkrech­ te Achse (10) schwenkbar angelenkt ist, an dessen vorderem Ende ein Träger (3) mit Linearführungen angebracht ist, der um eine zur Schwenkachse (10) des Arms parallele Achse (5) schwenkbar ist, und auf dem die an Schlitten (2) angebrachten Greifer (1) verschiebbar angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehgelenk (4) zwischen Arm (7, 9) und Träger (3) eine Schwenkung um eine zur Längsachse des Trägers parallele Achse (4) ermöglicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Drehgelenk (5, 6) zwischen Arm (7, 9) und Träger (3) eine Schwenkung um eine zur Längsachse des Trägers und zur Schwenkachse des Arms senkrechte Achse ermöglicht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Arms (7, 9) verstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (7, 9) ein Teleskoparm ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm zwei Teile (7, 9) aufweist, die gegeneinander um eine zur Schwenkachse (10) des Arms und zur Reihenachse senkrechte Achse schwenkbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des zweiten Teils (7) verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3) mittig an dem Arm angelenkt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Teleskoparm ein Doppelarm ist und der Träger (3) zwischen den zwei Armen des Teles­ koparms (7) durchschwenkbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgestell (11) an einer Hängebahn oder dgl. aufgehängt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen beweglichen Elemente (Drehgelenke und längenverstellbare Elemente) pneumatisch, hydraulisch und/oder elektrisch betätigbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung die einzelnen Bewegungen der Vorrichtung steuert.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Greiferbacken den zu positionierenden Teilen angepaßt ist.

14. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Setzen von Stempelsegmenten, Kappensegmenten, Kappendächern, Vorpfänden von Kappendächern und/oder Positionieren von Arbeitsbühnen.