DE4244290C2 - Hebe- und Umsetzhilfe mit Gewichtskraftausgleich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hebe- und Umsetzhilfe nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Aus der DE 32 04 885 C2 ist eine Hebehilfe zum manuellen Bewegen von Lasten bekannt, bei der über einen Parallelogrammausleger mit Gewichtsausgleich die zu bewegende Last so weit reduziert wird, daß sie von einer Bedienungsperson manuell beherrschbar ist. Der Paral­ lelogrammausleger besitzt dabei zwei Gelenkarme, um auch einem Ein­ satz auf kleinstem Raum zugänglich zu sein. Das Gegengewicht ist am dem Gelenkarm gegenüberliegenden Ende des Parallelogrammauslegers angeordnet, so daß es bei Bewegung der Hebehilfe mitbewegt werden muß. Dies gilt auch für Auf- und Abbewegungen, da der Parallelo­ grammausleger grundsätzlich auf ein Wippen eingerichtet ist. Das Wippen macht aber auch eine ständige Ausregelung der Last erforder­ lich, so daß das Gewicht stets auf einen voreinstellbaren Minimal­ wert eingestellt wird. Durch die ständige Ausregelung müssen trotz der Hebehilfe von der Bedienungsperson noch große Kräfte aufgebracht werden, um die Last zu bewegen, da die vom Benutzer aufgebrachte äußere Kraft ebenfalls ausgeregelt wird.

Bisherige Hebe- und Umsetzhilfen sind weitgehend als Kräne und Hebegeräte bekannt und bringen eine so große Hubkraft auf, daß die Lasten mit vorgegebenen Geschwindigkeiten gehoben werden. Werden die Lasten zu schwer, greift eine Überlast-Sicherung ein, die aufgrund des von ihr erfaßten Gewichtes dafür sorgt, daß die Last nicht angehoben wird. Das Heben, Senken und Positionieren wird vom Be­ diener über eine auf die Maschine wirkende Steuerung gesteuert. Die Steuerung ermöglicht dabei dem Bediener meist nur eine Bewegung der zu bewegenden Gegenstände mit konstanter Geschwindigkeit oder in verschiedenen Geschwindigkeitsstufen, in den seltensten Fällen stu­ fenlos. Sowohl die Bewegung als auch die Bewegungsgeschwindigkeit wird von der Maschine bestimmt, d. h. der Bediener kann z. B. die Last nicht beeinflussen, z. B. schneller oder langsamer anheben oder senken.

Andererseits sind Steinversetzmaschinen und Mauerhilfen bekannt ("Mauermax" der Steinweg GmbH & Co. KG, 7712 Werne), die das Er­ greifen mehrerer Steine auf einmal ermöglichen sollen, um insbe­ sondere bei Einsätzen im Baugewerbe die vorgeschriebene Gewichts­ grenze von 25 kg nicht überschreiten zu müssen. Diese Maschine arbeitet mit zwei verschiedenen Hubgeschwindigkeiten, so daß auch hier der Bauarbeiter nicht selbst Bewegung und Geschwindigkeit des zu bewegenden Gegenstandes beeinflussen kann. Trotz ihrer Wendigkeit und Tragfähigkeit sind diese Maschinen daher für die meisten Anwen­ dungsbereiche zu groß und zu langsam, zumal die Bedienungsperson stets eine Hand für die Bedienung der Vorrichtung benötigt und insofern nicht unmittelbar mit beiden Händen zugleich die Gegenstän­ de in ihre Soll-Position einrichten kann. Insofern bestimmt die Maschine den Arbeitsrhythmus des Arbeiters.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, eine Hebe- und Umsetzhilfe der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß die Hebehilfe leicht und bequem zu bedienen ist, so daß die Bedienungsperson ihren persönlichen Arbeitsrhythmus beibehalten kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Maschine ist dabei lediglich ein Hilfsmittel und entlastet zumindest teilweise den zu bewegenden Gegenstand, so daß dieser mühelos bewegt werden kann. Dadurch kann sowohl die Bewegungsrich­ tung als auch die Bewegungsgeschwindigkeit vom Bediener unabhängig von der Maschine bestimmt werden. Sobald die Trage- und Hebehilfe eine Veränderung der am Gegenstand angreifenden Kräfte erfaßt, fin­ det ein Nachstellen dergestalt statt, daß die voreingestellte redu­ zierte Gewichtskraft wieder aufgebaut wird. Diese führt dazu, daß eine Bewegung in Richtung einer von außen angreifenden Kraft erfolgt, so daß der Bediener weitestgehend das Gefühl hat, lediglich diese teilweise Last zu bewegen. Somit kann der Bediener seinen per­ sönlichen Arbeitsrhythmus beibehalten, und die Maschine wirkt ledig­ lich unterstützend. Die Hubkraft der Trage- und Hebehilfe wird indi­ viduell auf die Last abgestimmt. Beim Heben und Umsetzen wirkt sich die Gewichtskraft der Vorrichtung selbst nicht aus, da die Gelenkar­ me nicht über Parallelogrammausleger bewegt werden müssen. Statt dessen ist ein vorzugsweise am Abstützelement aufnehmbares Zugseil vorgesehen, das die Bewegung der Gelenkarme aufgrund der Hubseilfüh­ rung durch die Gelenke nicht beeinträchtigt.

Nach den Ansprüchen 2-4 stützt sich die gesamte Vorrichtung über einen Standfuß ab. Zwar ist es möglich, dort auch Gegengewichte vor­ zusehen, jedoch kann genausogut die Vorrichtung selbst als Gegenge­ wicht dienen mit dem Vorteil, daß keine Entlastung bei Wegfall der Last stattfindet, was sonst zu unkontrollierten Bewegungen des Trag­ mittels führen kann. Wird dabei eine ungerade Anzahl von Gelenkarmen vorgesehen, so ist die Wahrscheinlichkeit verringert, daß sämtliche Arme sich gerade in einem Totpunkt bei völliger Streckung sämtlicher Gelenkarme befinden, was eine Bewegung erschweren würde. Um die Trägheitsmomente weiter zu verringern, werden auch Antrieb und Seil­ winde am Standfuß angeordnet, so daß die Gelenkarme selbst bei aus­ reichender Dimensionierung auf ein Minimum reduziert werden können, wobei eine Kraftbegrenzung auf ein vertretbares Gewicht stattfinden kann. Die dadurch bedingte leichte Bauweise ermöglicht aber auch einen einfachen Transport der Hebe- und Umsetzhilfe in zusammenge­ klappter Form, so daß die Hebe- und Umsetzhilfe auch für kleinere Einsätze und an engen und unzugänglichen Stellen eingesetzt werden kann.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung anhand der einzigen Figur an einem Ausführungs­ beispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt die Hebe- und Umsetzhilfe in einer Seitenansicht.

Die Hebe- und Umsetzhilfe 10 dient zum Bewegen von Gegenständen 11. Derartige Gegenstände können z. B. Mauersteine sein, die zu einem Mauerwerk 17 zusammengefügt werden. Gerade in diesem Bereich beste­ hen Vorschriften, die die vom Arbeitspersonal anzuhebenden Lasten beschränken. Wenn sich auch der Einsatz der Hebehilfe 10 gerade für derartige Zwecke eignet, bei denen lediglich kleinere Lasten angeho­ ben werden sollen, ist ein Einsatz selbstverständlich auch auf anderen Gebieten wie z. B. im Werkstattbereich denkbar. Die Hebehilfe macht sich im wesentlichen im Bereich der Vertikalbewegungen des Gegenstandes bemerkbar, also dort, wo eine Bewegung mit oder gegen die Gewichtskraft G des Gegenstandes 11 erfolgt. Das Anheben und Senken des Gegenstandes erfolgt über einen motorischen Antrieb, der über ein als Zugseil 14 ausgebildetes Tragmittel mit dem Gegenstand verbindbar ist. Ferner ist eine Einrichtung 13 vorgesehen, die die Gewichtskraft des Gegenstandes erfaßt. Die Einrichtung 13 erfaßt die Gewichtskraft G während sämtlicher Bewegungen kontinuierlich und vergleicht die dabei ermittelte Gewichtskraft mit einem vorherbe­ stimmbaren Wert. Ist der Wert noch nicht erreicht oder bereits über­ schritten, so beeinflußt die Einrichtung 13 den motorischen Antrieb zu einer Bewegung, die die Gewichtskraft auf diesen Wert reduziert. Der Wert bewegt sich dabei in einem Bereich, der auch einen voll­ ständigen Gewichtsausgleich der Last mit einschließt.

Dadurch, daß die Einrichtung 13 ständig dafür sorgt, daß der Wert in diesem Bereich bleibt, ist es möglich, dem Bediener das Gefühl zu vermitteln, daß er lediglich einen Teil der Last bewegen würde. Be­ vorzugterweise wird dabei der Wert nahezu konstant gehalten. Als Folge davon führt jede äußere Kraft, die am Gegenstand angreift, zu einer Lageänderung des Gegenstandes, da die Einrichtung 13 stets be­ strebt ist, den ihr vorgegebenen Gleichgewichtszustand wieder herzu­ stellen.

Da das Zugseil 14 naturgemäß vertikal am Gegenstand angreift, kann sich diese Unterstützung natürlich in erster Linie nur beim Heben und Senken der Last bemerkbar machen. Alternativ können dabei fol­ gende drei Möglichkeiten für die Restlast verwirklicht werden:

• 1. Das Gewicht wird bis auf eine Restlast-Komponente verringert. Beispielsweise wird die Gewichtskraft einer 100 kg-Last zu 98% von der Hebehilfe aufgenommen. Die Bedienungsperson bewegt somit lediglich noch 2 kg. Diese verbleibenden 2 kg sorgen aber dafür, daß die Last zunächst in ihrer Ruhelage verbleibt. Soll der Gegenstand 11 nun bewegt werden, so muß zuerst die Restlast aufgebracht werden und darüber hinaus noch eine zur Beschleuni­ gung notwendige Kraft. Beide Kräfte zusammen ergeben die äußere Kraft F.
• 2. Die Gewichtskraft G kann jedoch auch zu 100% von der Hebehilfe aufgenommen werden. Dies führt zu einem Schwebezustand der Last. Soll diese Last nun bewegt werden, so sind lediglich die Be­ schleunigungskräfte aufzubringen, um eine Bewegung des Gegen­ standes hervorzurufen.
• 3. Die Gewichtskraft G wird durch die Hebelhilfe 10 mehr als ausge­ glichen, so daß ein Kraftüberschuß besteht. Dies führt zu einem selbsttätigen Anheben des Gegenstandes, so daß zum Absenken und zum Beschleunigen eine äußere Kraft F aufgebracht werden muß.

Gerade die erste Alternative bietet sich an, wenn als Tragmittel ein Zugseil 14 verwendet wird, da dadurch stets sichergestellt ist, daß das Seil unter Zug gehalten wird, so daß keine Schlaufen am Arbeits­ platz herumliegen, die Stolperfallen für das Bedienungspersonal bil­ den können.

Betrachtet man nun die Figur, so ist ersichtlich, daß die Hebehilfe 10 einen Standfuß 10a umfaßt, an dem mehr als zwei, vorzugsweise je­ doch eine ungerade Zahl von Gelenkarmen 10b angelenkt ist. Durch die ungerade Anzahl von Gelenkarmen wird erreicht, daß des nahezu ausge­ schlossen ist, daß sich sämtliche Gelenkarme 10b gerade am oberen Totpunkt befinden, also unmittelbar in gleicher Richtung orientiert sind, so daß bei einer in der Figur beispielsweise nach links ge­ richteten Bewegung zusätzliche Kräfte aufgebracht werden müssen, um zunächst einmal die Gelenkarme gegeneinander zu bewegen.

Die ungerade Anzahl von Gelenkarmen ermöglicht aber auch eine sinn­ volle Seilführung auf einfache Weise jeweils mittels zwei Umlenk­ rädern je Gelenkarm, ohne daß eine gesonderte Umlenkung am letzten Arm erforderlich ist. Das Zugseil 14 wird vorzugsweise durch die Mittelpunkte der zwischen den Gelenkarmen angeordneten Gelenke 10c geführt.

Am Standfuß 10a befindet sich sowohl der motorische Antrieb 12 mit der Einrichtung zum Erfassen der Gewichtskraft 13 als auch eine Vor­ richtung zur Aufnahme des Tragmittels in form einer Seilwinde 16. Durch die Anordnung dieser Teile am Standfuß müssen diese Elemente nicht noch zusätzlich bewegt werden, wenn eine Querbewegung der Last erfolgt. Dadurch können aber auch die Massenträgheitskräfte verrin­ gert werden. Diesem Zweck dient auch eine unterschiedliche Länge der Gelenkarme 10b, deren Länge mit zunehmendem Abstand vom Standfuß ab­ nimmt, so daß der längste am wenigsten zu bewegende, mit der größten Massenträgheit versehene Arm am Standfuß angeordnet ist.

Es versteht sich von selbst, daß die Gewichtskraft G in irgendeiner Form von der Hebe- und Umsetzhilfe aufgenommen werden muß. Zum einen kann natürlich die Vorrichtung selbst so schwer ausgebildet sein, daß sie die entsprechenden Kräfte aufbringt. Dies erschwert jedoch den Transport und die Bewegung der gesamten Vorrichtung. Anderer­ seits kann natürlich auch die Vorrichtung in irgendeiner Form an ihrem Einsatzort leicht lösbar befestigt werden und bedarfsweise mit Gegenmassen ausgestattet werden. Für den Antrieb stehen sämtliche bekannten Antriebe zur Verfügung, sei es hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch. Und auch für die Regelung oder Steuerung stehen je nach Einsatzzweck sämtliche Möglichkeiten offen, beginnend mit einer unempfindlichen Handsteuerung über eine hydraulische, pneumatische, elektrische oder elektronische Steuerung oder Regelung bis hin zu einer rechnergestützten Regelung.

Claims (4)

1. Hebe- und Umsetzhilfe (10) mit Gewichtskraftausgleich zum Bewegen von Gegenständen (11) mit einem motorischen Antrieb (12), der über ein Tragmittel mit dem Gegenstand verbindbar ist und während der Bewegung des Gegenstandes (11) die Gewichtskraft zumindest teilweise übernimmt, mit mehreren an einem Abstützelement ange­ lenkten Gelenkarmen (10b), die untereinander und mit dem Abstütz­ element durch Gelenke (10c) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragmittel ein Zugseil (14) ist, das durch die Mittelpunkte der Gelenke (10c) geführt ist.

2. Hebehilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab­ stützelement ein Standfuß (10a) ist, an dem eine ungerade Anzahl von Gelenkarmen (10b) angelenkt ist.

3. Hebehilfe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkarme (10b) eine unterschiedliche, vorzugsweise mit zu­ nehmendem Abstand zum Standfuß (10a) von Gelenkarm zu Gelenkarm abnehmende Länge aufweisen.

4. Hebehilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb und die das Zugseil (14) auf­ nehmende Seilwinde (16) am Standfuß (10a) angeordnet ist.