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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung
für eine
Last, welche die Form eines schwenkbaren Trägers aufweist, umfassend eine Vorrichtung
zum Schwenkantrieb der Last und Mittel zum Ausgleichen der Kräfte, insbesondere
der Schwerkräfte,
die auf die Last einwirken.
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Die
EP 0 189 483 A (Fanuc)
beschreibt einen Betätigungsarm,
der um eine horizontale Achse herum mittels eines Elektromotors
verschwenkbar und mit derartigen Mitteln zum Ausgleichen der Schwerkräfte ausgestattet
ist.
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In
der
JP 59156632 A (Toyota)
und in der
JP 61265235
A (Mitsubishi) sind Schwenktische beschrieben, die auch
mit Mitteln zum Ausgleichen der Schwerkräfte ausgestattet sind.
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Die
vorangehend erwähnten
Vorrichtungen sind mit dem wesentlichen Nachteil behaftet, einen platzraubenden
Aufbau zu haben, insbesondere in einer horizontalen Ebene.
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die soeben erwähnten Nachteile
vorbekannter Vorrichtungen auszuräumen.
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Um
diese Aufgabe zu lösen,
enthält
die erfindungsgemäße Einrichtung
die im Anspruch 1 genannten Merkmale.
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Die
Unteransprüche
2 bis 7 geben weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung an.
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Die
Erfindung wird aus der nachfolgenden erläuternden Beschreibung besser
verständlich,
aus der sich weitere Ziele, Merkmale, Einzelheiten und Vorteile
der Erfindung anhand der beigefügten
schematischen Zeichnungen deutlicher ergeben, die sich nur beispielhaft
verstehen und eine Ausführungsform der
Erfindung darstellen, worin zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, welche den schwenkbaren Träger in seiner Arbeitsstellung
zeigt,
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2 eine
weitere perspektivische Ansicht einer Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die den schwenkbaren Träger in seiner um 120° verschwenkten
Stellung zeigt, und
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3 eine
vereinfachte Ansicht in Richtung Pfeil III aus 1.
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Wie
in den Figuren ersichtlich ist, enthält die erfindungsgemäße Einrichtung 1 zum
Betätigen
einer Last, von der nur der Träger
mit 2 angegeben ist, im wesentlichen eine Vorrichtung 3 zum
Mitnehmen der Last und eine Vorrichtung 4 zum Ausgleichen
der Kräfte,
insbesondere der Schwerkräfte.
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Der
schwenkbare Träger
weist insgesamt eine U-Form auf, deren Verbindungssteg
6 zum
Tragen eines oder mehrerer mitzuführender Werkzeuge ausgelegt
ist, während
die Schenkel
7 und
8 fest mit einer Welle
9 verbunden
sind, welche die Ausgangswelle der Ausgleichsvorrichtung
4 bildet.
Letztere ist derart, dass sie der Welle
9 ein Ausgleichsmoment zur
Kompensation des Gewichts der Last liefert, das unabhängig von
der Winkelstellung α der
Last sinusförmig
ist. Eine solche Ausgleichsvorrichtung ist in der französischen
Patentschrift
2 627 718 beschrieben
und wird somit hier nicht weiter erläutert. Zu betonen ist lediglich,
dass die Last fest mit der Ausgangswelle dieser Vorrichtung verbunden
gelagert ist, wie bei
9 in den Figuren angegeben ist.
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Die
Ausgleichsvorrichtung 4 ist an einem Gehäuse 11 montiert,
das eine Platte 12 enthält,
die sich parallel zur Achse 9 erstreckt.
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Die
Schwenkantriebsvorrichtung 3 für die Last enthält im wesentlichen
einen Kraftzylinder 13, dessen Zylinder 14 um
eine Achse 15 herum schwenkbeweglich gelagert ist, die
von zwei als Lagerung dienende Stützlaschen 16 abgestützt wird, welche
zum Gehäuse 11 gehören und
senkrecht nach oben von der Gehäuseplatte 12 abstehen.
Das äußere Ende
der Kolbenstange des Kraftzylinders ist in Form einer Abdeckung 18 ausgeführt, an
der bei 19 der schwenkbare bzw. kippbare Träger 2 über ein Zwischenglied 20 angelenkt
ist, das parallel zu den Schenkeln 7 und 8 verläuft und
fest mit dem Träger verbunden
ist. Da das Gelenk 19 exzentrisch zur Achse der Welle 9 verläuft, ruft
jegliche Verlagerung der Kolbenstange 17 eine Schwenkbewegung
des Trägers 2 hervor.
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Festzustellen
ist noch, dass der Zylinder 14 durch eine Aussparung 22 hindurch
verläuft,
die im Gehäuse 12 vorgesehen
ist, um über
einen ausreichenden Hub zu verfügen,
damit ein Auslenkwinkel des Trägers
von bis zu 120° bezüglich der
Anschlagstellung 24 erreicht werden kann, ohne dabei die
Gestalt des Gehäuses 12 abzuändern.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
enthält eine
mechanische Anschlagvorrichtung 24, die zwischen dem Zwischenglied 20 und
dem Gehäuse 12 wirksam
ist und mit einem bohnen- bzw. nierenförmigen Erfassungsnocken 25 zusammenwirkt,
der fest mit dem Zwischenglied 20 verbunden ist. Dieser
Nocken enthält
einen kreisbogenförmigen
Spalt 26, dessen Mittelpunkt auf der Achse der Gelenkwelle 9 liegt und
der eine Länge
aufweist, die einem Auslenkwinkel von 120° entspricht. Dieser Spalt ermöglicht eine Einstellung
des Erfassungsmittels für
die hintere Stellung des schwenkbaren Trägers 2 von 0° bis 120°.
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Die
Erfassungen der vorderen und der hinteren Stellung des schwenkbaren
Trägers
werden über den
Zweifachsensor 28 gewährleistet,
der am Träger 27 montiert
ist, welcher seinerseits fest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist,
und zwar in der Nähe
des mechanischen Anschlags 24, der einen präzisen Halt in
der vorderen Stellung (Arbeitsstellung) des schwenkbaren Trägers 2 gewährleistet.
In den Spalt 26 greift ein Führungselement des Anschlags 24 ein.
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Die
Einrichtung wird ergänzt
mit einem Satz Sensoren 24 zum Erfassen der in 2 dargestellten Ruhestellung
und der in 1 gezeigten Arbeitsstellung,
welche Stellungen je nach festgelegtem Auslenkwinkel einstellbar
sind.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
weist zahlreiche Vorteile auf. Da die Ausgleichsvorrichtung der
Schwenkwelle 9 ein Ausgleichsmoment zum Kompensieren des
Gewichts der Last unabhängig von
der Stellung liefert, braucht der Antrieb, nämlich der Kraftzylinder 13,
nur die Kraft aufzubringen, die erforderlich ist, um die Last in
Bewegung zu versetzen, da die Ausgleichsvorrichtung ordnungsgemäß so eingestellt
ist, dass sie ein Antriebsmoment gewährleistet, das den durch die
Schwerkraft erzeugten Momenten entspricht. Die erfindungsgemäße Einrichtung
beansprucht wesentlich weniger Platz als eine Einrichtung herkömmlicher
Gestalt und ist dann besonders vorteilhaft, wenn sie bei einem Moment Anwendung
findet, das nahe der maximalen Tragfähigkeit der Ausgleichsvorrichtung
ist. Der Auslenkwinkel des schwenkbaren Trägers 2 von höchstens 120° im vorliegenden
Fall kann je nach Bedarf durch Wahl eines Kraftzylinders mit kleinerem
Hub begrenzt werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht den
Halt der Last in einer beliebigen Zwischenstellung auf ihrer Wegstrecke,
ohne dabei das Hinzufügen
einer mechanischen Sicherungseinrichtung erforderlich zu machen.
Dieser Vorteil ist hinsichtlich Sicherheit bei Ausfall der Antriebsenergie besonderes
interessant, da die Gefahr von unkontrollierten Bewegungen der mitgeführten Last
ausgeschaltet wird, die insbesondere auf die Schwerkraft zurückzuführen ist.
Ein weiterer sehr interessanter Vorteil liegt darin, dass die Vorrichtung
leicht an eine Änderung
der Masse der mitgeführten
Last während der
Anstellbewegung oder der Standzeit der Maschine anpassbar ist, und
zwar ohne Änderung
des Antriebs und nur durch einfache Änderung der Einstellung der
Ausgleichsvorrichtung, indem die Art und die Anzahl der verwendeten
Federn entsprechend abgestimmt wird.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
stellt eine Einheit dar, die ein vormontiertes Modul bildet, an
das nur noch das speziell für
die gewünschte
Anwendung ausgelegte Element angefügt werden muss, sowie einen
Auflagebock unter dem Gehäuse,
der das räumliche
Positionieren der Maschine je nach Nutzung ermöglicht. Für jede Größe von Ausgleichsvorrichtung
ist die gesamte Ausgleichsanordnung standardisiert, d. h. der Antrieb
ist nur auf das Restmoment abgestimmt, die Arbeitsstellung wird
von der eingefahrenen Kolbenstange bestimmt, der Auslenkwinkel ist
variabel und wird vom Hub des Kraftzylinders bestimmt und die Ruhestellung
richtet sich nach der Endstellung des Kraftzylinders bei ausgefahrener Kolbenstange.
Dadurch, dass die das schwenkbare Traglager 2 bildende
Ausgleichsvorrichtung 4 und die Antriebsvorrichtung 3 am
gleichen Gehäuse
montiert sind, kann bei der Auslegung einer Maschine eine Standardfunktion
integriert werden. Andererseits wird dadurch, dass die Arbeitsstellung
der Einrichtung von der eingefahrenen Stellung der Kolbenstange
des Kraftzylinders bestimmt wird, eine Standardauslegung der Funktion
unabhängig
vom erforderlichen Auslenkwinkel gewährleistet. Schließlich kann dadurch,
dass der Zylinder des Kraftzylinders durch die Aussparung in der
Grundplatte des Gehäuses hindurch
verläuft,
ein großer
Auslenkwinkel erhalten werden, ohne dabei die Auslegung der gesamten Funktion
zu verändern.