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Hintergrund der Erfindung
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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Handhabung
von Bauteilen gemäß des Oberbegriffs
nach Anspruch 1 (siehe zum Beispiel FR-A-2595087) und, in einer
bevorzugten Anwendung, auf eine Vorrichtung zum lösbaren Eingreifen
und Bewegen von Bauteilen in eine und aus einer Verarbeitungsvorrichtung,
wie zum Beispiel einer superplastischen Formgebungsheißpresse.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Die
Herstellung eines Bauteils weist häufig die Formgebung und Behandlung
des Bauteils in einer Anzahl verschiedener Verarbeitungsvorrichtungen
auf, welche jeweils erfordern, dass das Bauteil angehoben und in
die Vorrichtung geladen wird und anschließend angehoben und aus der
Vorrichtung ausgeladen wird. Häufig
wird eine solche Handhabung des Bauteils zumindest teilweise von
einer Bedienperson durchgeführt.
Zum Beispiel kann eine Bedienperson ein unbearbeitetes Bauteil in
eine Verarbeitungsvorrichtung durch Anheben des Bauteils von einem
Stapel verfügbarer
Bauteile, welche darauf warten, verarbeitet zu werden, Laden eines
Bauteils auf eine Verarbeitungsplattform, wie zum Beispiel eine
Matrize, und Ausrichten des Bauteils mit einer oder mehrerer Führungen
auf der Plattform laden. Wiederholtes Laden in dieser Art und Weise
kann ermüdend
für die
Bedienperson sein, insbesondere wenn die Bauteile schwer, groß oder ansonsten schwer
zu handhaben sind. Zum Beispiel können Bauteile, welche in einer
superplastischen Formgebungsheißpresse
ausgebildet werden, 150 Pfund (65 kg) oder mehr wiegen und können mehrere
Fuß lang und
mehrere Fuß breit
sein. Um das Bauteil horizontal auf die Verarbeitungsplattform zu
laden und zu entladen, muss sich die Bedienperson über das
Bauteil lehnen, was die Schwierigkeit des Be- und Entladens und
das Ermüden
weiter erhöht.
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Die
Handhabung des Bauteils wird schwieriger, wenn der menschliche Kontakt
mit dem Bauteil unerwünscht
ist. Wenn das Bauteil heiß,
scharf, giftig oder ansonsten gefährlich ist, kann es erforderlich sein,
dass die Bedienperson während
der Handhabung des Bauteils Schutzeinrichtungen trägt und/oder
die Dauer des Zusammenwirkens mit dem Bauteil begrenzt ist. Zum
Beispiel können
Bauteile, welche in einer superplastischen formgebenden Heißpresse
ausgebildet werden, auf Temperaturen über 1700° F (930° C) zur Formgebung aufgeheizt werden.
Die Bauteile können
vorgewärmt
sein, bevor sie in die Presse geladen werden und können aus
einer Presse bei Temperaturen, die so hoch wie die Formgebungstemperatur
sind, hervorgehen. Bedienpersonen, welche die Bauteile direkt in
solche und aus solchen Heißpressen
laden und ausladen, müssen
Temperaturschutzkleidung tragen, welche häufig unbequem ist, die Fingerfertigkeit
einer Bedienperson begrenzt und die Sicht und andere Sinne der Bedienperson
behindern.
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Außerdem kann
es für
die Bedienperson erforderlich sein, spezielle Handhabungstechniken
zu verwenden, um das Einwirken der Hitze von den Bauteilen und der
Presse zu begrenzen. Zum Beispiel kann das Anheben des Bauteils
von der Presse erfordern, dass eine Bedienperson sich schnell über die
Presse lehnt, das Bauteil ergreift, das Bauteil anhebt, zu einem
Kühlbereich
bewegt und das Bauteil absenkt. Die Bedienperson muss schnell arbeiten, um
eine übermäßige Wärmeeinwirkung
zu vermeiden.
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Ersatzweise
kann eine Bedienperson einen Hebemechanismus, wie zum Beispiel einen über Kopf
angeordneten Kran oder eine über
Kopf angeordnete Winde, verwenden, um die Hebekraft, welche zum
Laden des Bauteils notwendig ist, bereitzustellen. In diesem Fall
setzt die Bedienperson den Kran an dem unbearbeitete Bauteil an,
zum Beispiel durch Verwenden eines Hakens, um ein Seil zwischen
dem Bauteil und dem Kran zu koppeln. Die Bedienperson verwendet
dann den Kran, um das Bauteil zu heben und um das Bauteil in einer
angehobenen Lage zu halten, während
die Bedienperson dann das Bauteil greift und es zu einer Position über der Verarbeitungsplattform
bewegt. Die Bedienperson senkt dann das Bauteil mit dem Kran ab,
entfernt den Haken von dem Bauteil und korrigiert die Platzierung des
Bauteils, um das Bauteil in Bezug auf die Verarbeitungsplattform
auszurichten. Der Kran reduziert die Hebebelastung bei der Bedienperson,
aber es ist immer noch erforderlich, dass die Bedienperson in der
Nähe des
heißen
Bauteils arbeitet, um das Bauteil mit dem Kran zu verbinden, das
Bauteil zu bewegen, das Bauteil von dem Kran zu trennen und die Ausrichtung
des Bauteils einzustellen.
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Eine
Vorrichtung, welche zur Handhabung von Bauteilen vorgeschlagen wurde,
weist eine scherenförmige
Verbindung auf, die vertikal durch ein pneumatisches Bedienelement
verlängert
und zurückgezogen
werden kann. Die scherenförmige
Verbindung wird von oben derart gestützt, dass ein Verlängern und
ein Zurückziehen
der Verbindung eine Gabel anhebt und absenkt. Die Gabel ist unter
Verwendung eines langen Stabes, welcher durch mindestens eine Öffnung an
jeweils der Gabel und dem Bauteil eingezogen ist, an dem Bauteil
angekoppelt. Ähnlich
zu dem oben beschriebenen Kran stellt das pneumatische Betätigungselement
die Hebekraft zum Be- und Entladen des Bauteils bereit. Jedoch muss
die Bedienperson immer noch in der Nähe des Bauteils und der Verarbeitungsvorrichtung
arbeiten, um die Gabel und das Bauteil zu verbinden und zu trennen
und um das Bauteil zu und von der Plattform zu bewegen. Außerdem erfordert
das Durchziehen des langen Stabes durch die Gabel und das Bauteil, dass
verschiedene Öffnungen
genau ausgerichtet sind. Das Durchziehen wird schwierig, wenn das Bauteil
oder die Gabel nicht fluchtend sind, zum Beispiel in Folge eines
Verbiegens von einer oder mehrerer Komponenten oder ungenauer Platzierung
der scherenförmigen
Verbindung durch die Betätigungsvorrichtung.
Ein oder mehrere Bedienpersonen können erforderlich sein, um
die Gabel und/oder das Bauteil von Hand auszurichten. Zusätzlich,
weil die pneumatische Betätigungsvorrichtung
nicht in der Lage ist, das Bauteil genau zu platzieren, muss die Bedienperson
von Hand die Platzierung des Bauteils auf der Bearbeitungsplattform
unterstützen,
so dass es nicht während
der Platzierung beschädigt
wird, und das Bauteil in Bezug auf die Verarbeitungsplattform von
Hand ausrichten. Die Bedienperson ist einem erheblichen Risiko der
Ermüdung
ausgesetzt.
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Daher
besteht ein Bedarf für
eine Vorrichtung zur Handhabung eines Bauteils. Die Vorrichtung
sollte in der Lage sein, Bauteile anzuheben, zu bewegen und zu handhaben
ohne erhebliche physische Kraftanstrengung auf das Teil von der
Bedienperson zu erfordern. Die Vorrichtung sollte ferner in der
Lage sein, an dem Bauteil anzugreifen und das Bauteil genau zu platzieren
ohne zu erfordern, dass die Bedienperson dicht an dem Bauteil oder
der Verarbeitungsvorrichtung arbeitet, um somit die Einwirkung von
Hitze und/oder anderen Gefahren auf die Bedienperson zu reduzieren.
Vorzugsweise sollte die Vorrichtung mit verschiedenen Bauteilen
kompatibel sein.
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Kurzzusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Handhabung von
Bauteilen bereit. Die Vorrichtung weist einen Balken, welcher sich
von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt, einen Wagen
in einer verschiebbaren Verbindung mit dem Balken in einer sich
zwischen dem ersten und dem zweiten Ende erstreckenden Richtung,
eine Gabelbetätigungsvorrichtung,
welche mit dem Wagen verbunden ist, und eine Gabel, welche mit der
Gabelbetätigungsvorrichtung
verbunden ist, auf.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist der Balken um eine vertikale Achse drehbar.
Zum Beispiel kann der Balken an einem Gelenk einseitig eingespannt
sein. Eine Balkenbetätigungsvorrichtung
kann mit dem Balken in Verbindung stehen und den Balken um die vertikale
Achse drehen.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind mehrere Räder
drehbar mit dem Wagen verbunden und in rollendem Kontakt mit dem
Balken, um den Balken verschiebbar an den Wagen anzukoppeln, so
dass der Wagen entlang zumindest eines Teils des Balkens verschoben
werden kann, zum Beispiel durch eine Wagenbetätigungsvorrichtung. Der Balken
kann eine Zahnstange definieren, welche sich zwischen dem ersten
und zweiten Ende des Balkens erstreckt, und jedes Rad des Wagens
kann Zähne
definieren, welche in die Zahnstange eingreifen.
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Die
Gabelbedienvorrichtung weist einen ersten Abschnitt und einen zweiten
Abschnitt auf, welche hydraulisch angehoben und abgesenkt werden können. Die
Gabel ist mit dem zweiten Abschnitt verbunden, so dass die Gabel
damit angehoben und ab gesenkt wird. Vorzugsweise ist eine Auslegerverriegelung
mit der Gabel an dem ersten Abschnitt der Gabelbetätigungsvorrichtung
in Eingriff und verhindert dadurch das Erstrecken der Gabel. Eine
drehende Betätigungsvorrichtung,
wie zum Beispiel ein elektrischer Motor mit veränderlicher Geschwindigkeit,
kann die Gabelbetätigungsvorrichtung
in Bezug auf den Balken drehen.
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Gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist die Gabel ein erstes und ein zweites
Ende auf. Das erste Ende ist mit der Gabelbetätigungsvorrichtung verbunden
und das zweite Ende erstreckt sich nach außen von der Gabelbetätigungsvorrichtung
derart, dass das zweite Ende in der Lage ist, sich nach außen in eine
Heizkammer zu erstrecken, um das Bauteil in Eingriff zu bringen.
Die Gabel kann ferner eine Riegelverbindung, eine Riegelbetätigungsvorrichtung,
welche in der Lage ist, die Riegelverbindung einzustellen, und mindestens
ein Riegelteil aufweisen. Die Riegelverbindung ist einstellbar,
um die Riegelteile lösbar
mit den Bauteilen in Eingriff zu bringen. Zum Beispiel kann die
Riegelverbindung eine oder mehrere Schubstangen aufweisen, welche
die Gabel und die Riegelteile, wie zum Beispiel Riegel, die drehbar
mit der Gabel und den Schubstangen verbunden sind, in Eingriff bringen.
Ein Verschieben einer jeden Schubstange bewirkt, dass ein entsprechender
Riegel in Eingriff und außer
Eingriff mit dem Bauteil ist.
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Erfindungsgemäß weist
die Gabel ein Kühlsystem,
wie zum Beispiel Kanäle
für ein
zirkulierendes Kühlmittel,
auf. Die Kanäle
können
sich zwischen den ersten und zweiten Enden der Gabel erstrecken und
können
strömungstechnisch
mit einer Kühlmittelquelle
verbunden sein. Zusätzlich
weist die Vorrichtung eine Leitung auf, welche mit der Gabel verbunden
ist und eingerichtet ist, eine Kühlflüssigkeit,
welche auf das Bauteil gerichtet ist, wenn die Gabel mit dem Bauteil
in Eingriff ist, auszugeben.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum lösbaren Ineingriffbringen
mit einem aufgeheizten Bauteil und zur Handhabung eines aufgeheizten Bauteils
bereit. Die Vorrichtung weist eine röhrenförmige Struktur auf, welche
sich in Längsrichtung
von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt und welche
mindestens einen Kanal für
ein zirkulierendes Kühlmittel
definiert. Mindestens eine Schubstange ist beweglich mit der röhrenförmigen Struktur in
Eingriff und eine Betätigungsvorrichtung
ist in der Lage, die mindestens eine Schubstange relativ zu der
röhrenförmigen Struktur
einzustellen. Eine Steuereinheit ist derart in abgesetzt bedienbarer
Verbindung mit der Bedienvorrichtung, dass eine Einstellung der
Steuereinheit die mindestens eine Schubstange einstellt. Ferner
ist mindestens ein Riegel drehbar mit der röhrenförmigen Struktur und mindestens
einer der Schubstangen derart verbunden, dass ein Verschieben einer
jeden Schubstange ein Ineingriffbringen und Außereingriffbringen eines entsprechenden
Riegels mit dem Bauteil bewirkt.
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Eine
Kühlflüssigkeitsquelle
ist strömungstechnisch
mit dem mindestens einen Kanal verbunden. Eine Leitung ist mit der
röhrenförmigen Struktur verbunden
und eingerichtet, ein Kühlgas,
welches auf das Bauteil gerichtet ist, auszugeben, wenn der Riegel
mit dem Bauteil in Eingriff ist.
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Somit
ist eine Vorrichtung zur Handhabung eines Bauteils bereitgestellt.
Die Vorrichtung ist in der Lage, Bauteile anzuheben, zu bewegen
und handzuhaben und benötigt
keine wesent lichen physikalischen Anstrengungen der Bedienperson.
Ferner ist die Vorrichtung in der Lage, eine Vielzahl unterschiedlicher
Bauteile in Eingriff zu bringen und genau zu platzieren, so dass
die Bedienperson nicht in der Nähe
des Bauteils oder der Verarbeitungseinrichtung arbeiten muss, wodurch
die Einwirkung von Hitze oder anderen Gefahren auf die Bedienperson
reduziert wird.
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Kurze Beschreibung der
verschiedenen Ansichten der Zeichnung(en)
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Nachdem
die Erfindung nun im Allgemeinen beschrieben wurde, wird jetzt Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen genommen, welche nicht notwendigerweise maßstabsgerecht
gezeichnet sind, und wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Handhabungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
Perspektivansicht einer Handhabungsvorrichtung der 1 zeigt,
welche eine Bewegung des Wagens darstellt;
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3 eine
Perspektivansicht der Handhabungsvorrichtung von 1 zeigt,
welche eine Bewegung der Gabelbetätigungsvorrichtung darstellt;
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4 eine
Draufsicht der Handhabungsvorrichtung aus 1 zeigt,
welche eine Drehbewegung der Gabel darstellt;
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5 eine
Draufsicht der Handhabungsvorrichtung aus 1 zeigt,
welche eine Drehbewegung des Balkens darstellt;
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6 eine
Teilquerschnittsansicht entlang der Linie 6-6 der 2 der
Handhabungsvorrichtung aus 1 zeigt;
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7 eine
Draufsicht einer Gabel gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 eine
Perspektivansicht der Gabel aus 7 zeigt;
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9 eine
Perspektivansicht der Verbindungsanordnung der Gabel aus 7 in
einer außer Eingriff
befindlichen Lage zeigt;
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10 eine
Perspektivansicht der Verbindungsanordnung der Gabel aus 7 in
einer in Eingriff befindlichen Lage zeigt;
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11 eine
Perspektivansicht eines Bauteils vor einer Formgebung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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12 eine
Perspektivansicht eines Bauteils nach der Formgebung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen,
in denen einige bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindungen gezeigt sind, vollständiger beschrieben. Ähnliche
Nummern verweisen durchwegs zu ähnlichen
Elementen.
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Jetzt
Bezug nehmend auf die Figuren, insbesondere auf 1,
ist eine Vorrichtung 10 zum Handhaben von Bauteilen 19 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Handhabungsvorrichtung 10 weist
einen Balken 20, einen Wagen 40, welcher mit dem
Balken 20 verschiebbar in Verbindung steht, eine mit dem
Wagen 40 verbundene Gabelbetätigungsvorrichtung 60 und
eine Gabel 70, welche mit der Gabelbetätigungsvorrichtung 60 derart
verbunden ist, dass die Gabel 70 durch die Gabelbetätigungsvorrichtung 60 angehoben
und abgesenkt werden kann. Die Gabel 70 umfasst eine Verbindungsanordnung 90 zum
Ineingriffbringen des Bauteils 19.
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Der
Balken 20 ist mit einer Basisstruktur 12 verbunden,
welche benachbart zu einer Vorrichtung zum Verarbeiten des Bauteils
ist, wie zum Beispiel eine superplastisch formgebende Heißpresse 14.
Die Heißpresse 14 weist
eine (nicht gezeigte) Matrize auf, welche das Bauteil 19a in
einer ungeformten Konfiguration aufnimmt, wie zum Beispiel in 11 gezeigt,
und stützt
das Bauteil 19a während
der Verarbeitung. Die Matrize kann eine Form oder Kontur definieren,
welche dem Bauteil 19a durch Anwenden mechanischer, hydraulischer,
pneumatischer oder anderer Kräfte
verliehen wird, um ein geformtes Bauteil 19b auszubilden,
wie in 12 gezeigt. Die Matrize ist
in einem geheizten Bereich 18 der Presse 14 angeordnet
und kann von der Presse 14 entfernbar sein. Der Balken 20 kann
an der Basisstruktur 12 ortsfest angebracht sein oder mit
einem Gelenk, welches dem Balken 20 erlaubt, sich um eine
vertikale Achse zu drehen, drehbar verbunden sein. Wie zum Beispiel
in 1 gezeigt, umfasst das Gelenk einen Gabelkopf 24,
welcher an der Basisstruktur 12 angebracht ist, und einen
Bolzen 26, welcher ein erstes Ende 21 des Balkens 20 an
dem Gabelkopf 24 befestigt. Eine Balkenbetätigungsvorrichtung 30 erstreckt sich
zwischen der Basisstruktur 12 und dem Bal ken 20 und
dreht den Balken 20. Die Balkenbetätigungsvorrichtung 30 kann
jeder bekannte Typ von Betätigungsvorrichtung
sein, wie zum Beispiel hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch,
und kann direkt zwischen dem Balken 20 und der Basisstruktur 12 oder über ein
oder mehrere Getriebe, Ketten, Kabel, mechanische Verbindungen und
dergleichen wirken. Wie in 1 gezeigt
umfasst die Balkenbetätigungsvorrichtung 30 gemäß einer
Ausführungsform
einen Zylinder 32 und einen Stab 34, welcher sich
davon erstreckt. Hydraulikflüssigkeit
kann in den Zylinder 32 hineingepumpt oder herausgepumpt
werden, um den Stab 34 herauszufahren oder zurückzuziehen
und dabei den Balken 20 zu drehen, wie in 5 gezeigt.
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In
einem üblichen
Aufbau erstreckt sich der Balken 20 im Allgemeinen horizontal
von dem ersten Ende 21 zu einem zweiten Ende 22.
Jedoch kann der Balken in einer nicht horizontalen Art und Weise
ausgerichtet sein, wenn dies so gewünscht wird. In einer Ausführungsform
umfasst der Balken 20 einen I-förmigen
Balken mit einem Flansch 28, welcher sich in einer Richtung
einer Längsachse
des Balkens 20 erstreckt. Der Flansch 28 stützt den
Wagen 40 derart, dass der Wagen 40 horizontal
entlang der Länge
des Balkens 20, wie in 2 gezeigt,
versetzt werden kann. Der Wagen 40 kann zum Beispiel mehrere
Räder 42 umfassen,
welche mit dem Flansch 28 derart drehbar in Eingriff sind,
dass der Wagen 40 an dem Balken 20, wie in den 2, 3 und 6 gezeigt
ist, hängt.
Jedes der Räder 42 kann
ein Antriebsrad sein, welches einen Rollkontakt mit dem Flansch 48 herstellt.
Wahlweise können
die Räder 42 Ritzel
umfassen, welche mehrere Zähne 44 definieren
und in Eingriff mit Zahnstangen 29 sind, welche sich in
Längsrichtung
entlang beider Seiten des Flansches 28 erstrecken. Zusätzlich können untere
Räder 46 vorhanden
sein, um den Rädern 42 gegenüberzuliegen
und dadurch die Räder 42 in
Kontakt mit dem Flansch 28 zu halten.
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Eine
Wagenbetätigungsvorrichtung 50 ist eingerichtet,
um den Wagen 40 in Richtung des zweiten Endes 22 des
Balkens 20 vorwärts
zu bewegen und um den Wagen 40 in Richtung des ersten Endes 21 des
Balkens 20 zurückzuziehen.
Die Wagenbetätigungsvorrichtung 50 kann
jeden Typ von Betätigungsvorrichtung
umfassen, welche den Fachleuten bekannt ist. Zum Beispiel ist die
in 6 gezeigte Wagenbetätigungsvorrichtung 50 ein
elektrischer Motor, welcher an dem Wagen 40 angebracht
sein kann und mit mindestens einem der Räder 42, die als ein
Zahnradantrieb wirken, um den Wagen 40 entlang der Zahnstangen 29 vorwärts zu bewegen
oder zurückzuziehen,
verbunden sein kann. In anderen Ausführungsformen ist die Wagenbetätigungsvorrichtung 50 nicht
auf dem Wagen 40 angebracht, sondern betätigt den
Wagen 40 stattdessen über
ein Kabel, eine Kette, eine Welle oder dergleichen.
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Die
Gabelbetätigungsvorrichtung 60 wird von
dem Wagen 40 derart gestützt, dass die Gabelbetätigungsvorrichtung 60 entlang
dem Balken 20 versetzt wird, wenn der Wagen 40 darauf
vorwärts bewegt
oder zurückgezogen
wird. Die Gabelbetätigungsvorrichtung 60 ist
mit dem Wagen 40 über
ein drehendes Verbindungsteil 56, wie zum Beispiel einer
Lagerplatte oder eine Buchse verbunden, so dass die Gabelbetätigungsvorrichtung 60 relativ
zu dem Wagen 40 und somit relativ zu dem Balken 20 drehbar
ist. Eine drehende Betätigungsvorrichtung 54 ist
angeordnet, um die Gabelbetätigungsvorrichtung 60 relativ
zu dem Wagen 40 zu drehen, wie in 4 gezeigt.
Die drehende Betätigungsvorrichtung 54 kann
zum Beispiel einen elektrischen Motor oder eine hydraulische Betätigungsvorrichtung
umfassen. In der in 6 gezeigten Ausführungsform
ist die drehende Betätigungsvorrichtung 54 ein
elektrischer Motor mit veränderlicher
Geschwindigkeit, welcher mit dem Wagen 40 verbunden ist
und eingerichtet ist, ein an der Gabelbetätigungsvorrichtung 60 angebrachtes
Getriebe 58 zu drehen.
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Die
Gabelbetätigungsvorrichtung 60 weist
einen ersten Abschnitt, welcher mit dem Wagen 40 verbunden
ist, und einen zweiten Abschnitt, welcher mit der Gabel 70 verbunden
ist, auf. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Gabelbetätigungsvorrichtung 60 eine
hydraulische Betätigungsvorrichtung, wobei
der erste Abschnitt von dieser ein Zylinder 62 ist und
der zweite Abschnitt von dieser ein sich davon erstreckender Stab 64 ist.
Hydraulikflüssigkeit
kann in den oder aus dem Zylinder 62 gepumpt werden, um
den Stab 64 auszufahren oder zurückzuziehen und dadurch die
Gabel 70 abzusenken oder zu heben, wie in 3 gezeigt.
Eine Gabelverriegelung 66 erstreckt sich außerdem zwischen
der Gabel 70 und dem Wagen 40 und ist in der Länge einstellbar,
um der Länge
der Gabelbetätigungsvorrichtung 60 zu entsprechen.
Die Gabelverriegelung 66 verhindert, dass sich die Gabel 70 relativ
zu dem Wagen 40 dreht. Die Gabelverriegelung 66 kann
zum Beispiel einen Stab 67 und eine Führungsbuchse 68 umfassen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform
ist die Gabelverriegelung 66 ferner eine Auslegerverriegelung,
welche in einer bestimmten Länge
verriegelt werden kann, um die Verlagerung der Gabel 70 in Bezug
auf den Wagen 40, zum Beispiel eine vertikale Verstellung
der Gabel in Bezug auf den Wagen 40, zu begrenzen. Die
Gabelverriegelung 66 kann durch Einsetzen eines Bolzens
durch eine Öffnung,
welche sich durch den Stab 67 und die Führungsbuchse 68 erstreckt,
verriegelt werden. Wahlweise können Klammern,
Elektromagnete oder andere Vorrichtungen verwendet werden, um den
Stab 67 an einer bestimmten Länge zu verriegeln.
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In
einem gängigen
Aufbau erstreckt sich die Gabel 70 im Allgemeinen horizontal
von einem ersten Ende 72 zu einem zweiten Ende 74.
Die Gabel 70 kann jedoch in einer nicht horizontalen Art
und Weise angeordnet sein, wenn dies so gewünscht wird. Das erste Ende 72 der
Gabel 70 ist mit der Gabelbetätigungsvorrichtung 60 derart
verbunden, dass das zweite Ende 74 sich nach außen von
der Gabelbetätigungsvorrichtung 60 erstreckt
und dass das zweite Ende 74 in Richtung der Heißpresse 14 gerichtet werden
kann und in den heißen
Bereich 18 davon eingeführt
werden kann. Die Verbindungsanordnung 90 der Gabel 70 weist
eine Riegelverbindung 92 auf, welche von einer Riegelbetätigungsvorrichtung 98 betätigt wird
und eingerichtet ist, Riegelteile 94, welche das Bauteil 19 in
Eingriff bringen, auszurichten. Die in den 8–10 gezeigte
Riegelverbindung 92 umfasst Schubstangen 96, welche
sich von der Riegelbetätigungsvorrichtung 98 zu
den Riegelteilen 94 erstrecken. Die Schubstangen 96 sind
gleitfähig
in Eingriff mit den Führungen 97,
welche vorzugsweise Buchsen oder Lager umfassen. Die Riegelbetätigungsvorrichtung 98 umfasst
eine hydraulische, pneumatische, elektrische oder andere Betätigungsvorrichtung,
welche geeignet ist, die Schubstangen 96 auszufahren und
zurückzuziehen.
Die Schubstangen 96 können
zum Beispiel durch (nicht gezeigte) Federn auch auf entweder eine
ausgefahrene oder zurückgezogene
Position vorgespannt sein. Weil die Schubstangen 96 durch
die Riegelbetätigungsvorrichtung 98 eingestellt
werden, stellen die Schubstangen die Riegelteile 94 ein,
welche drehbar mit der Gabel 70 verbunden sind. Die Riegelteile 94 können zum
Beispiel Haken, Riegel, Bolzen, Stangen und dergleichen umfassen.
Somit können
die Riegelteile 94 ausgestaltet sein, um den Verbindungspunkten
an dem Bauteil 19 zu entsprechen, und die Riegelteile 94 können eingestellt
werden, um die Verbindungspunkte in Eingriff zu bringen und dadurch das
Bauteil 19 lösbar
zu fassen. Vorteilhafterweise kann das Riegelteil 94 auch
eingestellt oder geändert werden,
um Verbindungspunkten von anderen Bauteilen zu entsprechen, so dass
die Handhabungsvorrichtung 10 für verschiedene Typen und Größen von Bauteilen
verwendet werden kann.
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Die
Gabel 70 umfasst ein Kühlsystem,
so dass die Temperatur der Gabel 70 unter einer Maximaltemperatur
gehalten werden kann, sogar während
die Gabel 70 verwendet wird, um heiße Bauteile 19 in
oder um eine geheizte Verarbeitungsvorrichtung, wie zum Beispiel
eine Heißpresse 14,
handzuhaben. Die Gabel 70 kann zum Beispiel Rohre 76 umfassen,
welche mindestens einen internen Kanal 78, wie in 8 gezeigt,
definieren. Ein flüssiges Kühlmittel
wie zum Beispiel Wasser, Glykol, Öl oder dergleichen zirkuliert
durch den Kanal (die Kanäle) 78.
Das Kühlmittel
zirkuliert von einer Kühlmittelquelle 80,
welche mit dem Kanal (den Kanälen) 78 über Kühlmittelleitungen 82,
welche Rohre oder hitzebeständige
Schläuche
umfassen können,
verbunden. Eine (nicht gezeigte) Pumpe kann verwendet werden, um
das Kühlmittel
durch den Kanal (die Kanäle) 78 und
die Gabel 70 in Umlauf zu bringen, und das Kühlmittel
kann in einem Kühler,
Wärmetauscher oder
Kühlturm
gekühlt
werden und durch die Gabel 70 wieder in Umlauf gebracht
werden. Das Kühlsystem
kühlt die
Gabel 70 vorzugsweise derart, dass die Gabel 70 verwendet
werden kann, um Bauteile 19 kontinuierlich handzuhaben.
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Die
Gabel 70 umfasst zusätzlich
eine Leitung 100, welche ein Kühlgas von einer (nicht gezeigten) Gasquelle
in Richtung des Bauteils 19 leitet. Wie in 8 gezeigt,
kann die Leitung 100 eine Rohrleitung umfassen, welche
mit der Gabel 70 verbunden ist und nach unten in Richtung
des Bauteils 19 ge krümmt
ist, wenn die Gabel 70 über
dem Bauteil 19 positioniert ist, zum Beispiel wenn die
Verbindungsanordnung 90 mit dem Bauteil 19 in
Eingriff ist. Das Kühlgas
kann verwendet werden, um das Bauteil 19 zu kühlen und
um die Luft, welche das Bauteil 19 umgibt, zu kühlen, um
die Heizwirkung des aufgeheizten Bauteils 19 auf die Gabel 70 zu
reduzieren. Das Kühlgas
kann Umgebungsluft oder andere aus dem Stand der Technik bekannte
Gase umfassen.
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Wie
in 2 und 3 gezeigt, umfasst ein Steuergerät 110 mehrere
Steuereinheiten 112, welche in bedienbarer Verbindung mit
der Handhabungsvorrichtung 10 stehen. Jede Steuereinheit 112 kann
einen Knopf, einen Schalter, einen Hebel, eine Joystick-Steuereinheit
oder eine andere Steuervorrichtung umfassen. Die Steuereinheiten 112 können auch
mit einer programmierbaren Logiksteuerung (Programmable Logic Controller,
PLC) 113 verbunden sein, welche wiederum zum Beispiel die
Balkenbetätigungsvorrichtung 30,
die Wagenbetätigungsvorrichtung 50,
die drehende Betätigungsvorrichtung 54,
die Gabelbetätigungsvorrichtung 60 oder
die Riegelbetätigungsvorrichtung 98 steuert.
Die Steuereinheiten 112 und/oder die PLC 113 können außerdem verwendet
werden, um die Strömungsgeschwindigkeit,
Temperatur oder andere Eigenschaften der Zirkulation des Kühlmittels
durch die Rohre 76 des Kühlsystems und den Fluss des
Kühlgases,
welches durch die Leitung 100 ausgegeben wird, einzustellen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung sind die Steuereinheiten 112 in abgesetzt bedienbarer
Verbindung mit der Handhabungsvorrichtung 10. Die Steuereinheiten 112 können mit
der Handhabungsvorrichtung 10 über eine elektrische Verbindung,
zum Beispiel über
elektrische Kabel, welche sich zwischen den Steuereinheiten 112 und den
Betätigungsvorrich tungen 30, 50, 54, 60, 98 erstrecken,
abgesetzt in Verbindung stehen. Andere Ausgestaltungen einer abgesetzt
bedienbaren Verbindung weisen eine Verbindung über Funk oder optische Signale
auf. Das Steuergerät 110 kann
dicht genug bei der Handhabungsvorrichtung 10 angeordnet
sein, um der Bedienperson zu erlauben, die Handhabungsvorrichtung 10 visuell
zu überwachen, aber
weit genug von der Handhabungsvorrichtung 10 und der Heißpresse 14 entfernt,
dass die Bedienperson keine thermische Schutzkleidung tragen muss. Eine
Hitzeabschirmung 114 kann außerdem zwischen dem Steuergerät 110 und
der Heißpresse 14 angeordnet
sein. Zusätzlich
kann das Steuergerät 110 unabhängig von
der Gabel 70 derart angeordnet sein, dass das Steuergerät 110 ortsfest
sein kann, sogar während
sich die Gabel 70 bewegt. Ferner kann ein zusätzliches
Steuergerät 120 vorgesehen sein,
zum Beispiel an der Gabel 70, wie in 1 gezeigt.
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Während des
Betriebs kann die Bedienperson die Handhabungsvorrichtung 10 verwenden,
um zum Beispiel das Bauteil 19 von einem Ort nahe bei der
Heißpresse 14 anzuheben,
das Bauteil 19 in die Matrize der Heißpresse 14 zu legen,
und das Bauteil 19 aus der Heißpresse 14 nach einer
Bearbeitung darin zu entfernen. Vorzugsweise steuert die Bedienperson
die Handhabungsvorrichtung 10 durch Verwenden der Steuereinheiten 112 an
dem Steuergerät 110 und
muss nicht das Bauteil 19 oder die Gabel 70 anfassen.
Stattdessen steuert die Bedienperson die Steuereinheiten 112,
welche der Riegelbetätigungsvorrichtung 98 entsprechen,
um die Riegelteile 94 zu einer zurückgezogenen oder außer Eingriff
gebrachten Lage zu drehen. Ebenso stellt die Bedienperson auch eine
oder mehrere der Betätigungsvorrichtung 30, 50, 54, 60 ein,
um die Gabel 70 direkt über
das Bauteil 19 zu positionieren. Die Bedienperson bringt dann
die Gabel 70 mit dem Bauteil 19 in Eingriff, indem
ein oder mehrere Steuereinheiten 112 zum Einstellen der
Riegelbetätigungsvorrichtung
und somit der Riegelteile 94 in eine in Eingriff befindliche
Position, wodurch die Gabel 70 mit dem Bauteil 19 in
Eingriff gebracht wird. Die Bedienperson verwendet die Steuereinheiten 112 um
die Gabel 70 zu einer Position nahe bei der Matrize derart
zu bewegen, dass das Bauteil 19 in der Matrize platziert
wird. Die Gabelbetätigungsvorrichtung 60 kann
zum Beispiel verwendet werden, um das Bauteil 19 anzuheben,
und die Balkenbetätigungsvorrichtung 30 kann
verwendet werden, um den Balken 20 zu drehen, so dass der Balken 20 mit
der Matrize ausgerichtet ist. Die Bedienperson steuert dann die
Wagenbetätigungsvorrichtung 50 und
die drehende Betätigungsvorrichtung 54, um
das Bauteil 19 an eine Position über der Matrize zu verschieben
und zu drehen. Die Bedienperson kann dann das Bauteil 19 in
die Matrize absenken, indem die Gabelbetätigungsvorrichtung zum Verlängern der
Gabel 70 verwendet wird. Die Bedienperson gibt dann das
Bauteil 19 von der Gabel 70 frei, indem die Riegelbetätigungsvorrichtung 98 gesteuert
wird, die Riegelteile 94 zurück in die zurückgezogene
Position zu drehen. Nachdem das Bauteil 19 verarbeitet wurde,
bringt die Bedienperson die Gabel 70 auf die gleiche Weise
in Eingriff und entfernt das Bauteil 19 aus der Matrize.
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Vorzugsweise
sind die Betätigungsvorrichtungen 30, 50, 54, 60, 98 geeignet
für eine
derart genaue Bewegung der Gabel 70, dass das Bauteil 19 innerhalb
der Presse 14, ohne manuelle Unterstützung von der Bedienperson
zum Ausrichten des Bauteils 19 mit der Matrize, angeordnet
werden kann. Die Gabelbetätigungsvorrichtung 60 ist
zum Beispiel hydraulisch betätigt
und in der Lage, das Bauteil 19 sowohl aufwärts als
auch abwärts
gleichmäßig und
mit veränderlicher
Geschwindigkeit zu bewegen, so dass die Bedienperson das Bauteil 19 vorsichtig mit
der Matrize ausrichten kann. Die anderen Betätigungsvorrichtungen können in
gleicher Weise eine veränderliche
Geschwindigkeit aufweisen. Zum Beispiel kann die Wagenbetätigungsvorrichtung 50,
welche einen Elektromotor umfassen kann, einen elektrischen Motor
mit veränderlicher
Geschwindigkeit umfassen, so dass die Geschwindigkeit, mit welcher
der Wagen 40 entlang dem Balken 20 ausgefahren
oder zurückgezogen
wird, eingestellt werden kann. Zusätzlich können all die Betätigungsvorrichtungen 30, 50, 54, 60, 98 in
der Lage sein, sich einer Bewegung zu widersetzen, so dass die Handhabungsvorrichtung 10 und
somit das Bauteil 19 an einer Stelle arretiert werden kann,
wodurch eine versehentliche Bewegung der Handhabungsvorrichtung 10 oder
des Bauteils 19 verhindert wird. Die Betätigungsvorrichtungen 30, 50, 54, 60, 98 können alle
bekannten Verriegelungsvorrichtungen, wie zum Beispiel mechanische
oder elektrische Verriegelungsmechanismen aufweisen.
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Die
Handhabungsvorrichtung 10 kann verwendet werden, um das
Bauteil 19 anzuheben, zu bewegen und anderweitig handzuhaben.
Somit ermöglicht
die Handhabungsvorrichtung 10 der Bedienperson eine manuelle
Anstrengung, welche anderenfalls für diese Aufgaben erforderlich
wären,
zu vermeiden. Zusätzlich
ermöglicht
die Handhabungsvorrichtung 10 der Bedienperson die Berührung mit dem
Bauteil 19 und ein Aussetzen in der Umgebung in der Nähe des Bauteils 19 zu
vermeiden, wodurch die Einwirkung von Hitze und anderen Gefahren
auf die Bedienperson reduziert wird.
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Es
ist klar, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten
Ausführungsformen
beschränkt
ist und dass Änderungen
und andere Ausführungsformen
von dem Umfang der beigefügten Ansprüche mit
umfasst sein sollen. Obwohl hier spezifische Begriffe verwendet
werden, werden sie nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinn
benutzt und nicht zum Zweck der Beschränkung.