DE69113021T2

DE69113021T2 - Vacuum control system for lifting devices.

Info

Publication number: DE69113021T2
Application number: DE1991613021
Authority: DE
Inventors: Robert Messinger
Original assignee: Unitech Ind Inc
Current assignee: Unitech Ind Inc
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2011-04-18
Also published as: ATE127766T1; DE69113021D1

Description

Technical part

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Unterdruckhebe- und transportsysteme und genauer gesagt auf die Drucksteuerung in einem Unterdruckhebesystem, dessen Länge sich bei Luftdruckunterschieden ändert.The present invention relates to vacuum lifting and transport systems and more particularly to pressure control in a vacuum lifting system whose length changes with air pressure differences.

State of the art

Unterdruckhebe- und transportsysteme sind bekannt. Ein Beispiel ist in der US-PS 4 413 853 von S. Andersson vom 8. Nov. 1983 gezeigt, wo ein durch den Luftinnendruck in der Länge veränderliches Rohr mittels einer Unterdruckquelle verkürzt wird, um ein Arbeitsobjekt durch Unterdruckansaugen zu heben und an eine andere Stelle zu transportieren.Vacuum lifting and transport systems are known. An example is shown in US Patent 4,413,853 by S. Andersson dated November 8, 1983, where a pipe whose length can be varied by the internal air pressure is shortened by means of a vacuum source in order to lift a work object by vacuum suction and transport it to another location.

Während diese Unterdruck-getriebenen Arten von Hebe- und Transportsystemen Vorteile beim Greifen, Heben und Transportieren von Arbeitslastobjekten, die 200 Pfund (90 kg) oder mehr wiegen, beispielsweise entlang von Fließbändern in einer Fabrik zeigen, gibt es eine Reihe von Problemen und Nachteilen bei derartigen bekannten Systemen, die Ihre Nützlichkeit einschränken. Einige Einschränkungen lassen derartige Systeme potentiell gefährlich erscheinen, indem schwere Arbeitslasten kritisch zu steuern sind und unbeabsichtigt vom Hebemechanismus fallengelassen werden können oder mit unkontrollierter Geschwindigkeit ungenau positioniert werden.While these vacuum-driven types of lifting and transport systems demonstrate advantages in grasping, lifting and transporting workload objects weighing 200 pounds (90 kg) or more, for example along assembly lines in a factory, there are a number of problems and disadvantages with such known systems that limit their usefulness. Some limitations make such systems potentially dangerous in that heavy workloads are critical to control and can be inadvertently dropped from the lifting mechanism or inaccurately positioned at uncontrolled speeds.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde beispielsweise herausgefunden, daß in Unterdruck-getriebenen Hebeeinrichtungen zum Greifen, Heben, Transportieren und Freigeben von schweren Arbeitslastobjekten eingesetzte Luftdruck- Steuersysteme kritische Bereiche der Lastpositionierung und Arbeitsobjektgreif- und Freigabeabläufe aufweisen, die eine erhebliche Konzentration und Übung durch die Bedienung erfordern. Insbesondere müssen Bedienungen bei der Steuerung von Luftdruckänderungen vor allem beim Absenken von schweren Arbeitslastobjekten auf eine Absetzstelle unter Übergangsbedingungen von beinahe atmosphärischem Druck auf die von einer Unterdruckquelle gelieferten Minimaldrücke sehr geübt sein, um vorschnelle Freigaben oder Fehlpositionierungen des Arbeitsobjektes zu vermeiden, welche bei Gefahr von Schäden an Gerät oder Bedienungen aufschlagen können.For example, in accordance with the present invention, it has been found that air pressure control systems used in vacuum-driven lifting devices for gripping, lifting, transporting and releasing heavy workload objects have critical areas of load positioning and work object gripping and releasing sequences that require require considerable concentration and practice from the operator. In particular, operators must be very skilled in controlling changes in air pressure, especially when lowering heavy work load objects to a drop point under transitional conditions from near atmospheric pressure to the minimum pressures supplied by a vacuum source, in order to avoid premature releases or incorrect positioning of the work object, which could result in risk of damage to the equipment or operators.

Kritikalitäten werden in atmosphärischen Steuerungen derartiger Systeme ebenfalls angetroffen sowie andere Unzulänglichkeiten wie (1) Unterschiede in Leistung und Positionierung des Hebemechanismus im be- und entladenen Zustand; (2) die Möglichkeit des Mißlingens des Arbeitsobjekt- Greifvorgangs; und (3) Fehlfunktionen oder Fehlpositionierungen aufgrund kritischer manueller Betätigungsbedingungen in Drucksteuermechanismen.Criticalities are also encountered in atmospheric controls of such systems, as well as other deficiencies such as (1) differences in performance and positioning of the lifting mechanism in the loaded and unloaded states; (2) the possibility of failure of the work object gripping process; and (3) malfunctions or mispositioning due to critical manual actuation conditions in pressure control mechanisms.

Ein Hebesystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der GB-A-2 200 615 offenbart. Diese System umfaßt eine Druckdifferenz-Steuereinrichtung zur Einleitung atmosphärischer Luft in das Gehäuse, um dessen Länge zu steuern. Diese Drucksteuereinrichtung umfaßt einen Verschluß, dessen Vorderende konisch ausgebildet ist und in eine zylindrische Manschette eintaucht, um den Strom der atmosphärischen Luft zu steuern. Sehr kleine manuelle Bewegungen bei der Verschiebung des Verschlußkonus in die Manschette bewirken sehr große Unterschiede in der Höhe der Last, was erhebliche Schwierigkeiten bei der manuellen Steuerung der Lasthöhe mit sich bringt.A lifting system according to the preamble of claim 1 is disclosed in GB-A-2 200 615. This system comprises a pressure difference control device for introducing atmospheric air into the housing to control its length. This pressure control device comprises a closure, the front end of which is conical and dips into a cylindrical sleeve to control the flow of atmospheric air. Very small manual movements in displacing the closure cone into the sleeve cause very large differences in the height of the load, which entails considerable difficulties in manually controlling the load height.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demnach darin, ein verbessertes Unterdruckhebe- und transportsystem und dessen Steuerung anzugeben, welche die oben geschilderten Probleme des Standes der Technik überwindet, so daß die Steuerung der Lasthöhe einfacher und genauer möglich ist.The object underlying the invention is therefore to provide an improved vacuum lifting and transport system and its control which overcomes the problems of the prior art described above, so that the control of the load height is possible more easily and precisely.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den Zeichnungen und Ansprüchen.Further objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following description, drawings and claims.

Disclosure of the invention

Ein sichereres Unterdruckhebe- und transportsystem wird erfindungsgemäß bereitgestellt, welches die Leistungsfähigkeit erhöht und mühsame und kritische Bediener-abhängige Steuerungen beseitigt, und zwar durch eine Kombination neuer Steuerungsmerkmale, die mit dem Unterdrucksystem zusammenwirken. Dadurch werden neue Funktionsvorteile mittels Höheneinstelleinrichtungen erhalten, die eine vorgegebene, bedienungsunabhängige veränderliche Maximalhöhe des Hebemechanismus sowohl für beladene als auch für unbeladene Zustände ermöglichen, und unkritische manuell betätigbare Drucksteuereinrichtungen für die proportionale Änderung der vertikalen Position des Arbeitslastobjektes in einem glatten unkritisch fortlaufenden und im wesentlichen linearen Bewegungsbereich eines Steuergliedes bereitstellen.A safer vacuum lifting and transport system is provided according to the invention which increases efficiency and eliminates cumbersome and critical operator dependent controls through a combination of new control features which interact with the vacuum system. New functional advantages are thereby obtained by means of height adjustment means which enable a predetermined, operator independent variable maximum height of the lifting mechanism for both loaded and unloaded conditions and non-critical manually operable pressure control means for proportionally changing the vertical position of the workload object in a smooth, non-critical continuous and substantially linear range of motion of a control member.

Potentielle Betriebsgefahren und Fehlfunktionen sind durch Merkmale eliminiert, die sicherstellen, daß die Arbeitslastobjekte über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen fest gegriffen werden, und daß die Arbeitslastobjekte durch kontrollierte manuelle Freigabe des Arbeitslastobjekts ohne Gefahr einer Beschädigung oder Fehlplazierung aus dem Griff freigegeben werden. Dabei gewährleistet ein manuell betätigbarer Längensteuermechanismus eine Steuerung des Drucks im Inneren eines Hebemechanismus, der sich vertikal zusammenzieht und dabei mittels einer Unterdruckquelle angehoben wird. Dies wird von einem Steuerglied gewährleistet, das über einen im wesentlichen linearen Bereich manueller Bewegung bewegbar ist, der proportionale Änderungen der Länge des Hebemechanismus bewirkt. Dies wird durch einen Ventilmechanismus zum Einleiten eines Luftstromes in den Mechanismuskörper bewerkstelligt, um auf diese Weise den Druck zu erhöhen und dadurch die Körperlänge proportional zur Bewegung eines manuell betätigten Gliedes verlängern, welches einen entsprechenden Teil der Länge einer Einleitungsschlitz- Auslaßöffnung öffnet, über die der Luftströmungsweg geführt wird.Potential operational hazards and malfunctions are eliminated by features that ensure that the workload objects are firmly gripped over a wide range of operating conditions and that the workload objects are released from the grip by controlled manual release of the workload object without risk of damage or misplacement. A manually operable length control mechanism provides control of the pressure inside a lifting mechanism that contracts vertically while being raised by a vacuum source. This is provided by a control member that is movable over a substantially linear range of manual movement that allows proportional changes the length of the lifting mechanism. This is accomplished by a valve mechanism for introducing a flow of air into the mechanism body so as to increase the pressure and thereby increase the body length in proportion to the movement of a manually operated member which opens a corresponding part of the length of an inlet slot outlet opening through which the air flow path is directed.

Die Nenn-Schließstellung dieses proportionalen Steuerventilmechanismus ist variabel einstellbar, um einen vorgegebenen Luftstrom zuzuführen, der eine vorgegebene Sicherheitsobergrenze der vertikalen Hebebewegung in Reaktion auf eine Unterdruckpumpquelle gewährleistet. Der Luftinnendruck des Hebemechanismus wird ferner bei Fehlen eines Arbeitslastobjektes im Greifer auf einen vorgegebenen Druck eingestellt, um eine optimale lastfreie Höhe zu gewährleisten. Eine kritische Steuerung des verlängerten Zustandes in der Nähe maximaler Luftströmung in den Hebekörper bei der Absenkung und Freigabe oder im Bereitschaftszustand zum Greifen eines neuen Arbeitslastobjektes wird durch linearisierende Luftstromsteuermittel vermieden, so daß das Bedienungspersonal nicht in hohem Maße eingearbeitet sein muß und keinen kritischen Situationen gegenübersteht. Eine luftdurchströmte Hebekörper-Greiffläche beseitigt das Risiko, daß ein Arbeitsobjekt in einer Position zum Anheben und Transportieren nicht ergriffen wird.The nominal closed position of this proportional control valve mechanism is variably adjustable to supply a predetermined air flow that ensures a predetermined safety upper limit of vertical lifting movement in response to a vacuum pumping source. The internal air pressure of the lifting mechanism is also set to a predetermined pressure in the absence of a workload object in the gripper to ensure an optimum no-load height. Critical control of the extended state near maximum air flow into the lifting body during lowering and release or in the standby state to grip a new workload object is avoided by linearizing air flow control means so that the operating personnel do not need to be highly trained and do not face critical situations. An air-flowed lifting body gripping surface eliminates the risk of not gripping a work object in a position for lifting and transport.

Diese Merkmale sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen ähnliche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten zur Bezeichnung ähnlicher Merkmale verwendet werden.These features are illustrated in the accompanying drawings, in which like reference characters are used in the several views to designate similar features.

Short description of the drawings

In den Zeichnungen zeigt:In the drawings shows:

Figur 1 eine teilgebrochene perspektivische Ansicht einer Luftstrom-Steuersystemausführung der Erfindung, welche verbesserte Hebemechanismusleistungen aufweist, undFigure 1 is a partially broken away perspective view of an airflow control system embodiment of the invention having improved lift mechanism performance, and

Figur 2 ein schematisches Systemschaubild zur Erläuterung der zusammenwirkenden Steuerungsmerkmale der Erfindung.Figure 2 is a schematic system diagram to explain the interacting control features of the invention.

The preferred version

Nachfolgend wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei aus Figur 2 erkennbar ist, daß der Hauptsteuermechanismus 1 für das System in dem unteren Hebemechanismus- Körperabschnitt angeordnet sein kann, der allgemein die unterste zylindrische Kappe für den ausziehbaren und zusammenschiebbaren Körperabschnitt 30 umfaßt. Dessen zusammengeschobene Länge wird durch Begrenzung des Luftstroms in die Unterdruckquelle 31 und durch Luftinnendruck- Änderungseinrichtungen zur Verlängerung des Körpers 30 gesteuert.Referring now to the drawings, it will be seen from Figure 2 that the main control mechanism 1 for the system may be located in the lower lifting mechanism body section which generally comprises the lowermost cylindrical cap for the extendable and collapsible body section 30. The collapsible length of this is controlled by restricting the flow of air into the vacuum source 31 and by internal air pressure changing means for extending the body 30.

Die spezifischen Steuerungsmechanismen gemäß Figur 1 steuern somit das Greifen, Balancieren, Heben, Transportieren, Absenken und Loslassen des Arbeitslastobjektes 32 von oder auf eine Arbeitsfläche 33, die ein laufendes Förderband oder ein Fabrikboden sein kann. Die Transporttrasse 34 ermöglicht normalerweise den Transport des gehobenen Lastobjektes 32 an eine andere Stelle mittels eines Reitschlittens 35, der an einer obersten Kappe 36 auf dem Hebemechanismuskörper 30 angebracht ist. Im Betrieb wird daher die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Hebemechanismuskörpers 30 und der Atmosphäre, der durch das Ausbalancieren der Unterdruckquelle 31 mit eingeleiteter Atmosphärenluft bewirkt wird, die Einziehung oder Verkürzung des vertikal angeordneten länglichen Hebemechanismuskörpers 30 derart bemessen, daß die Arbeitslastobjekte 32 zum Transport von der Fläche 33 nach oben gehoben werden. Umgekehrt kann der Druck im Inneren des Hebekörpers 30 auf im wesentlichen atmosphärischen Druck zurückgeführt werden, um den Körper zu verlängern und die Arbeitslastobjekte in Richtung der Fläche 33 abzusenken. Sowohl diese allgemeine Wirkungsweise des unterdruckgetriebenen Hebesystems und der zugehörigen Hebeelement-, Unterdruck- und Transportkonstruktion ist im Stand der Technik bekannt und braucht an dieser Stelle nicht detaillierter beschrieben werden.The specific control mechanisms of Figure 1 thus control the gripping, balancing, lifting, transporting, lowering and releasing of the work load object 32 from or onto a work surface 33, which may be a moving conveyor belt or a factory floor. The transport path 34 normally allows the transport of the lifted load object 32 to another location by means of a riding carriage 35 attached to a top cap 36 on the lifting mechanism body 30. In operation, therefore, the pressure difference between the interior of the lifting mechanism body 30 and the atmosphere, caused by the balancing of the vacuum source 31 with introduced atmospheric air, will modulate the retraction or shortening of the vertically arranged elongated lifting mechanism body 30 such that the work load objects 32 are lifted upwards from the surface 33 for transport. Conversely, the pressure inside the lifting body 30 to be returned to substantially atmospheric pressure in order to extend the body and lower the workload objects towards the surface 33. Both this general mode of operation of the vacuum-driven lifting system and the associated lifting element, vacuum and transport construction is known in the prior art and does not need to be described in more detail here.

Nun wird der Aufbau und die Arbeitsweise des verbesserten Längensteuersystems gemäß Figur 1 zur Einleitung veränderlicher Mengen atmosphärischer Luft in den Hebekörper zur Veränderung des durch die Unterdruckquelle bewirkten niedrigeren Drucks gemäß dieser Erfindung beschrieben.The construction and operation of the improved length control system shown in Figure 1 for introducing variable amounts of atmospheric air into the lifting body to vary the lower pressure caused by the vacuum source in accordance with this invention will now be described.

Atmosphärische Luft tritt in die Steuerumschließung 3 durch eine Zugangsöffnung 23 ein und strömt in den Steuerventilkörper 4, wo diese durch eine kritisch geformte geschlitzte Austrittsöffnung 24 austritt. Die Luft tritt aus dem Ventilkörper 4 in das Innere des Hebekörperabschnitts 1 an einer allgemein mittig angeordneten Stelle entlang der Körperlängsachse ein, um optimale Wirkung zu erzielen und eine verzögerte Reaktionszeit der Auswirkungen auf die Steuerung zu vermeiden. Der längsgerichtete Ventilschlitz 26 ist in die Seitenwand des Ventilkörpers 4 geschnitten. Ein in Längsrichtung bewegbares Membran- oder Steuerventilglied 5 gibt mittels des Steuerstangengliedes 6, das sich innerhalb des zylinderförmig oder ähnlich geformten Gehäuses des Ventilkörpers 4 bewegt, mehr oder weniger der Länge der geschlitzten Austrittsöffnung 26 frei, um aufgrund der axialen Positionierung des Gliedes 5 Luft hindurchzulassen.Atmospheric air enters the control enclosure 3 through an access port 23 and flows into the control valve body 4 where it exits through a critically shaped slotted exit port 24. The air enters the valve body 4 into the interior of the lift body section 1 at a generally central location along the body's longitudinal axis for optimum effect and to avoid a delayed response time of the effects on the control. The longitudinal valve slot 26 is cut into the side wall of the valve body 4. A longitudinally movable diaphragm or control valve member 5 releases more or less of the length of the slotted exit port 26 by means of the control rod member 6 moving within the cylindrical or similarly shaped housing of the valve body 4 to allow air to pass through due to the axial positioning of the member 5.

Die Steuerstange 6 wird daher, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, normalerweise von einer mit einem (nicht gezeigten) geeigneten Griff versehenen Bedienungsperson hinund herbewegt. Dies stellt einen kritischen Vorgang der Steuerung der Länge des Hebemechanismus und des Greifens sowie der Bewegung und Freigabe des Arbeitsobjektes dar. Insbesondere ist die Steuerung am kritischsten bei der Verlängerung der Rohres zum Absenken und Freigeben eines Arbeitsproduktes oder zu dessen Greifen durch Zunahme des Luftstroms in den Hebekörper.The control rod 6 is therefore normally moved back and forth, as indicated by the double arrow, by an operator equipped with a suitable handle (not shown). This represents a critical operation for controlling the length of the lifting mechanism and gripping and the movement and release of the work object. In particular, control is most critical when extending the pipe to lower and release a work product or to grip it by increasing the air flow into the lifting body.

Ein Austarieren des Unterdruckquellenbeitrages und des erhöhten Drucks durch eingeleitete atmosphärische Luft ist erforderlich, um den Hebemechanismus zum Ergreifen des Arbeitslastobjektes abzusenken, wenn dieser unbeladen ist. Ebenfalls kritisch ist die Absenkung eines Arbeitslastobjektes, die durch eine Erhöhung des hineinfließenden Luftstrom gesteuert werden muß, um die Wirkung der Unterdruckquelle zwecks Absenken des Arbeitslastobjektes auszugleichen, um dieses auf der Arbeitsfläche abzustellen. Ungeeignete und kritische Bedienungssteuereinrichtungen hierfür führten in herkömmlichen Systemen zu Bedenken und Ermüdungen der Bedienung, er forderten erheblich geschulte und erfahrene Bedienungen und führten zu Risiken, daß ein Arbeitslastobjekt mit potentieller Gefahr für Personal oder Geräte oder an ungeeigneter Stelle fallengelassen wurde. Die vorliegende Erfindung gewährleistet eine präzise proportionale Steuerung der Länge des Hebemechanismus über einen im wesentlichen linearen Bereich mittels des Betätigungshebels, was durch die Form des als Luftauslaßöffnung 24 in der bevorzugten Ausführung dienenden Schlitzes 26 bewirkt wird.Balancing the contribution of the vacuum source and the increased pressure from the introduced atmospheric air is required to lower the lifting mechanism to grasp the workload object when it is unloaded. Also critical is the lowering of a workload object, which must be controlled by increasing the incoming air flow to offset the effect of the vacuum source to lower the workload object to place it on the work surface. Inappropriate and critical operator controls for this in conventional systems have led to operator concern and fatigue, required significantly trained and experienced operators and resulted in risks of dropping a workload object with potential hazard to personnel or equipment or in an inappropriate location. The present invention provides for precise proportional control of the length of the lifting mechanism over a substantially linear range by means of the operating lever, which is effected by the shape of the slot 26 serving as the air outlet opening 24 in the preferred embodiment.

Die Form der Austrittsöffnung wird mit Bezug auf die Dimensionen des Hebekörpers und der Charakteristik der Unterdruckquelle auf eine Weise gesteuert, die von Fachleuten leicht bestimmbar ist, um eine im wesentlichen lineare und proportionale Steuerung zur Bewegung der Steuerstange 6 auf eine Weise zu erzielen, die wenig Übung und Erfahrung von der Bedienung erfordert. Andere Formen und Ausführungen dieser Ventilkonstruktion ergeben sich aus den Lehren dieser Erfindung.The shape of the outlet opening is controlled with respect to the dimensions of the lift body and the characteristics of the vacuum source in a manner readily determinable by those skilled in the art to provide substantially linear and proportional control to the movement of the control rod 6 in a manner requiring little training and experience from the operator. Other shapes and embodiments of this valve design will become apparent from the teachings of this invention.

Es sollte daher ersichtlich sein, daß diese Erfindung der Bedienung Mittel zur glatten, fort laufenden und im wesentlichen linearen Steuerung der Höhe des Hebemechanismus liefert und dadurch ein genaues Plazieren, Ergreifen, Heben, Transport und Ablegen von Arbeitsprodukten auf eine Weise ermöglicht, die bisher mit den herkömmlichen Systemsteuerungen nicht möglich waren.It should therefore be apparent that this invention provides the operator with a means for smoothly, continuously and substantially linearly controlling the height of the lifting mechanism, thereby enabling accurate placing, grasping, lifting, transporting and depositing of work products in a manner not previously possible with conventional system controls.

Weitere Merkmale der Erfindung, die sich auf die Auswirkungen der Drucksteuereinrichtung gemäß dieser Erfindung auf die Reaktion des Hebemechanismus beziehen, um bisher nicht erzielbare, verbesserte Steuereigenschaften und Betriebsarten bereitzustellen, umfassen veränderlich einstellbare Höhensteuereinrichtungen zur Erzeugung einer bedienungsunabhängigen oberen Hebegrenze sowohl bei beladenem als auch bei unbeladenem Zustand.Further features of the invention relating to the effects of the pressure control device according to this invention on the response of the lifting mechanism to provide improved control characteristics and operating modes not previously attainable include variably adjustable height controls for producing an operator independent upper lifting limit in both the loaded and unloaded conditions.

Diese Steuerungseinrichtungen arbeiten derart, daß veränderlich einstellbare minimale Mengen eines Luftstromes in den Hebemechanismuskörper mittels zweier einstellbarer Belüftungsventile eingeleitet wird.These control devices operate in such a way that variably adjustable minimum quantities of air flow are introduced into the lifting mechanism body by means of two adjustable ventilation valves.

Folglich ist eine verschiebliche Ventilplatte 8 dazu da, eine erste Steuerungsfunktion zur Gewährleistung der vorgegebenen Höhe zu bewirken, welche die Steuereinheit von Figur 2 bei Abwesenheit einer Last einnehmen wird. Die von einem zu hebenden Arbeitslastobjekt erzeugte Last ist unter der Bodenplatte 2 angeordnet und dient dazu, die Belüftung 25 zu verschließen, wenn das Hebesteuerventilglied 4 durch Verschließen der Luftbelüftungsschlitze 26 einen verminderten Druck erzeugt. Der reduzierte Druck innerhalb des Hebemechanismuskörpers saugt im Ergebnis die Oberfläche des Arbeitslastobjektes in Oberflächenkontakt an.Thus, a sliding valve plate 8 is designed to provide a first control function for ensuring the predetermined height that the control unit of Figure 2 will assume in the absence of a load. The load generated by a workload object to be lifted is located under the base plate 2 and serves to close the vent 25 when the lift control valve member 4 creates a reduced pressure by closing the air vent slots 26. The reduced pressure within the lift mechanism body as a result sucks the surface of the workload object into surface contact.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Belüftungsventilöffnung 25 derart eingestellt, daß beim Fehlen einer Arbeitslast eine vorgegebene Luftmenge durchgeleitet wird, wodurch der Hebemechanismus verkürzen wird und die Steuereinheit 1 auf eine vorgegebene Höhe in einem normalerweise inaktiven Zustand mit angeschlossener Unterdruckquelle angehoben wird. Somit bewegt der Knopf 12 der Einstellschraube 19 die Einstellventilplatte 8 soweit teilweise über einen Teil der Belüftungsöffnung, wie dies durch die Schrauben-Schlitz-Anordnung 20 zugelassen wird, wobei die Einstellschraube bei 11 durch das Gehäuse geschraubt ist, um das Ventilflankenglied 17 hin- und herzubewegen. Die Größe der Belüftungsöffnung 25 wird somit derart eingestellt, daß die unbeladene Steuereinheit 1 auf eine feststehende vorgegebene Position gehoben wird und dort hängen bleibt, wenn sich das Hebeventil 5 in seiner normalerweise geschlossenen inaktiven Position befindet und ein Arbeitslastobjekt nicht gegriffen ist, wodurch die Belüftungsventilöffnung 25 verschlossen wäre. Ferner gewährt diese Konstruktion einen kontinuierlichen Luftstrom bei Fehlen einer Arbeitslast, so daß die Belüftung nicht verschlossen ist. Dadurch wird sichergestellt, daß ein unmittelbares Ergreifen der Arbeitslast ohne komplizierte Betätigung von Druckreglern oder eine Pepositionierung der Bodenplatte 2 möglich ist, da der Druck im Inneren des Hebegehäuses gegenüber der oberen Druckgrenze, bei der das Gehäuse auf seine größte Länge ausgedehnt ist, reduziert ist. Die Öffnungsgrößen-Einstelleinrichtung dient über die Zugangsöffnung auch dazu, einen stärkstmöglichen unterdruckdichten Griff eines unter der Bodenplatte 2 befindlichen Arbeitsobjektes sicherzustellen.According to the present invention, the ventilation valve opening 25 is set such that in the absence of a working load a predetermined amount of air is passed through, thereby shortening the lifting mechanism and the Control unit 1 is raised to a predetermined height in a normally inactive state with a vacuum source connected. Thus, knob 12 of adjustment screw 19 moves adjustment valve plate 8 partially over a portion of the vent opening as permitted by screw and slot arrangement 20, the adjustment screw being threaded through the housing at 11 to reciprocate valve flank member 17. The size of vent opening 25 is thus adjusted such that the unloaded control unit 1 is raised to a fixed predetermined position and will remain suspended there when lift valve 5 is in its normally closed inactive position and a workload object is not gripped, thereby closing vent valve opening 25. Furthermore, this design provides a continuous flow of air in the absence of a workload so that the vent is not closed. This ensures that the work load can be grasped directly without complicated operation of pressure regulators or repositioning of the base plate 2, since the pressure inside the lifting housing is reduced compared to the upper pressure limit at which the housing is extended to its greatest length. The opening size adjustment device also serves, via the access opening, to ensure the strongest possible vacuum-tight grip of a work object located under the base plate 2.

Wenn wenig oder keine Luft durch die Belüftungsöffnung in der Bodenplatte 2 strömt, da ein gegriffenes Arbeitsobjekt die Öffnung verschließt, muß ein anderer Mechanismus die eingenommene vertikale Position bestimmen, wenn das Steuerventil 5 den Luftstrom in den Hebemechanismuskörper verschließt und der niedrigste Unterdruckwert erreicht wird, bei der die am meisten zusammengezogene Hebekörperlänge sowie die größte Höhe erzielt wird, welche die Arbeitslast erreichen kann. Hierzu ist eine Schraubenanordnung 22 vorgesehen, um die Anschlagstellung für die Steuerventil-Bestätigungsstange 6 in der normalen inaktiven Stellung einzustellen, die mittels der Spannfeder 14 bei Fehlen einer aktiven manuellen oder äquivalenten Steuerbewegung der Steuerstange 6 erreicht wird. Die Schraube wird durch den Gehäusekörper 3 geschraubt, um den Schwenkarm um die Achse der Schwenkstange 16, die mittels Schrauben 21 in Lagerblöcken 9 angebracht ist, zu bewegen. Der Schwenkarm 7 ist bei 15 für die Bewegung des Schwenkstiftes in der Steuerstange 6 entlang des Bewegungsbogens des Schwenkarmes 7 und der zugeordneten linearen Axialbewegung der Steuerstange 6 geschlitzt.If little or no air flows through the ventilation opening in the base plate 2 because a gripped work object closes the opening, another mechanism must determine the vertical position taken when the control valve 5 closes the air flow into the lifting mechanism body and the lowest negative pressure value is reached at which the most contracted lifting body length as well as the greatest height that the working load can achieve. To this end, a screw arrangement 22 is provided to set the stop position for the control valve actuating rod 6 in the normal inactive position achieved by means of the tension spring 14 in the absence of active manual or equivalent control movement of the control rod 6. The screw is threaded through the housing body 3 to move the pivot arm about the axis of the pivot rod 16 which is mounted in bearing blocks 9 by means of screws 21. The pivot arm 7 is slotted at 15 for movement of the pivot pin in the control rod 6 along the arc of movement of the pivot arm 7 and the associated linear axial movement of the control rod 6.

Die Schraubenanordnung 22 gewährleistet somit eine minimale Öffnungsgröße der geschlitzten Belüftungsöffnung 26 im Steuerventil 5 für die Zuführung atmosphärischer Luft in den Hebemechanismuskörper, um zu verhindern, daß ein mittels der Unterdruckquelle erzeugter hinreichend niedriger Druck die Länge des Hebemechanismus über einen Punkt hinaus verkürzt, der die maximale Höhe des Arbeitsobjektstücks unter Last bildet, wenn die Öffnung 25 verschlossen ist. Die Rückholfeder 13 ist geringfügig schwächer als die in dem Einstellgetriebe verwendete Spannfeder 14. Somit bewirkt die Rückholfeder 13, daß der Schlitz 26 nicht vollständig geöffnet wird, wenn die Bedienung die Steuerstange 6 freigibt, um diese bei angeschlossener Unterdruckquelle in die normale Position zurückzuführen. Somit wird die Länge des Hebemechanismus mittels der Schraubenanordnung 22 in diesem Zustand eingestellt, um die maximale Höhe festzulegen und um eine Druckuntergrenze im Inneren des Hebemechanismuskörpers von der Unterdruckquelle sicherzustellen Es wird sichergestellt, daß eine beladene Hebevorrichtung eine vorgegebene bedienungsunabhängige Höhe erreicht, genauso wie eine unbeladene Hebevorrichtung, und zwar jeweils mittels der Einstellschrauben 22 und 19.The screw arrangement 22 thus ensures a minimum opening size of the slotted ventilation opening 26 in the control valve 5 for the supply of atmospheric air into the lifting mechanism body to prevent a sufficiently low pressure generated by the vacuum source from shortening the length of the lifting mechanism beyond a point which forms the maximum height of the work object piece under load when the opening 25 is closed. The return spring 13 is slightly weaker than the tension spring 14 used in the adjustment gear. Thus, the return spring 13 causes the slot 26 not to be fully opened when the operator releases the control rod 6 to return it to the normal position with the vacuum source connected. Thus, the length of the lifting mechanism is adjusted by means of the screw arrangement 22 in this state to establish the maximum height and to ensure a lower limit of pressure inside the lifting mechanism body from the vacuum source. It is ensured that a loaded lifting device reaches a predetermined operator-independent height, just as an unloaded Lifting device, using the adjusting screws 22 and 19.

Im Betrieb funktioniert der im Detail in Figur 2 gezeigte Steuermechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung in auf andere Weise als herkömmliche Systeme, um die weiter vorn beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Die Bewegung des Hebemechanismus proportional zur Position der Steuerstange 6 ermöglicht somit eine unkritische Kontrolle über eine Last, insbesondere bei der absenkenden Freigabeoperation, welche in herkömmlichen Unterdruckhebesystemen kritisch und schwer einzustellen gewesen sind. Wenn mehr und mehr Luft über den Steuerventilschlitz 26 bei einer kritischen Stellung des Hebemechanismus entlang dessen Vertikalachse eingeleitet wird, verlängert sich dementsprechend der Hebekörper, um ein Arbeitslastobjekt über eine Entfernung abzusenken, die proportional ist zur Bewegung der Steuerstange 6. Die Bedienung muß daher keinen besonderen Sachverstand aufbringen und sich nicht konzentriert um die Betätigung eines Ventils durch einen kritischen und empfindlich nicht-linearen Bereich kümmern, wo sehr kleine Bewegungen eines Steuerhebels sehr große Änderungen im Hebegehäuseinnendruck bewirken, wie dies bei herkömmlichem Systemen der Fall ist.In operation, the control mechanism according to the present invention, shown in detail in Figure 2, functions in a different way than conventional systems to overcome the disadvantages of the prior art described above. The movement of the lifting mechanism proportional to the position of the control rod 6 thus enables uncritical control over a load, particularly during the lowering release operation, which has been critical and difficult to adjust in conventional vacuum lifting systems. As more and more air is introduced through the control valve slot 26 at a critical position of the lift mechanism along its vertical axis, the lift body lengthens accordingly to lower a workload object a distance proportional to the movement of the control rod 6. The operator therefore does not need to be particularly skilled or focused on operating a valve through a critical and sensitively non-linear region where very small movements of a control lever cause very large changes in the lift body internal pressure, as is the case with conventional systems.

Darüber hinaus muß sich die Bedienung nicht um den Vorgang der Einstellung einer bevorzugten Höhe der Arbeitslast kümmern oder um die der Bodenplatte 2 eines lastfreien Hebemechanismus durch Betätigung der Steuerstange 6, nachdem diese obersten Positionsgrenzen mittels der Einstellschrauben 19 und 22 vorher eingestellt wurden. Der Steuerbereich innerhalb geeigneter Positionsgrenzen und Arbeitsgrenzen des Unterdrucksystems ist sichergestellt, so daß die Möglichkeit der Fehlbedienung, durch welche das Gerät beschädigt werden oder aus Versehen ein Arbeitslastobjekt herabfallen könnte, beseitigt ist.In addition, the operator does not have to worry about the operation of setting a preferred height of the work load or that of the base plate 2 of a no-load lifting mechanism by operating the control rod 6 after having previously set these upper position limits by means of the adjusting screws 19 and 22. The control range within appropriate position limits and working limits of the vacuum system is ensured, so that the possibility of misoperation which could damage the device or accidentally drop a work load object is eliminated.

Auch aufgrund der Greifkonstruktion um Öffnung 25 in der Platte 2, die derart ausgelegt ist, daß ein kontinuierlicher Luftstrom zur Sicherstellung eines ausreichenden Greifdrucks an der Bodenplatte gewährleistet ist, wenn ein Arbeitsobjekt nicht ergriffen ist, gewährleistet, daß es keine Bedingungen gibt, unter denen eine Last nicht gegriffen wird, wenn der Steuerstangenhebel 6 dazu verwendet wird, den Luftsteuerventilschlitz 26 zu schließen und zuzulassen, daß der Druck innerhalb des Hebemechanismuskörpers zum Unterdruck-Greifen und Anheben des Arbeitsobjektes absinkt. Die Bemühungen im Stand der Technik, jegliche Leckage durch die Greifstruktur mittels Ventilkonstruktionen oder ähnliches zu vermeiden, führen zur Gefahr von Fehlfunktionen.Also, due to the gripping structure around opening 25 in the plate 2 being designed to provide a continuous flow of air to ensure sufficient gripping pressure on the base plate when a work object is not gripped, it is ensured that there are no conditions under which a load will not be gripped when the control rod lever 6 is used to close the air control valve slot 26 and allow the pressure within the lifting mechanism body to drop for vacuum gripping and lifting of the work object. The efforts in the prior art to avoid any leakage through the gripping structure by means of valve structures or the like lead to the risk of malfunctions.

Nachdem ein Unterdruckhebesystem bereitgestellt wurde, das auf eine verbesserte Weise funktioniert und die Möglichkeit von Bedienungsfehlern unter kritischen Steuerungsbedingungen beseitigt und eine Steuerung des Hebemechanismus in einer unkritischen proportionalen Betriebsart ermöglicht, die wenig Bedienungserfahrung erfordert, werden die neuen, die Erfindung kennzeichnenden Merkmale in den folgenden Ansprüchen ausgeführt.Having provided a vacuum lifting system which functions in an improved manner and eliminates the possibility of operator error under critical control conditions and enables control of the lifting mechanism in a non-critical proportional mode requiring little operator skill, the new features characterizing the invention are set forth in the following claims.

Claims

1. Vacuum lifting system comprising a vacuum source (31), a variable length lifting device housing (30) connected to the vacuum source so that it is variable in length as a function of the differential pressure with respect to the atmospheric pressure within the housing (30), load connection means (2, 25) for connecting the lifting device to a work load object for lifting and transporting by means of the reduced pressure from the vacuum source, differential pressure control means (1) for introducing atmospheric pressure into the housing (30) to control the length of the housing (30), and a manually movable control member (6) to control the amount of the flow of atmospheric air into the housing when actuated, an air distribution valve (4, 5) controlled by the control member (6) to correspond to the length of the manual movement of the Control element (6) to change the amount of atmospheric air in the housing (30) over a certain control range of the working length of the housing (30) in order to thereby change the corresponding length of the housing substantially proportional to the length of the manual movement of the control element (6), characterized by:

a vent slot (26) and a variable control valve member (5) for blocking the flow of air through the vent slot (26), the control valve member being movable along the vent slot (26) by the control member (6) arranged in the air distribution valve (4, 5) to control the amount of atmospheric air entering the housing (30) and thereby to change the length of the housing (30) proportionally to the extent of movement of the control member (6).

2. Lifting system according to claim 1, further characterized by:

Height control devices (22, 7, 13, 15) for setting up a normal position of the control element when it is not manually controlled variably by an operator, in order to set a sufficiently low pressure in the housing (30) from the vacuum source (31) and thus to set a maximum height of the work object (32) under load when the vent slot (26) is closed by the actuators (5, 6) in a maximum lifting position within the control range.

3. Lifting system according to one of the preceding claims, further characterized by:

Height adjustment valve devices (8, 11, 12, 19, 20) for adjusting the length of the housing (30) without load.

4. Lifting system according to one of the preceding claims, further characterized by:

an object gripping surface (2) for establishing an air flow connection between the differential pressure in the housing (30) and a surface of the work object (32) when the control member (6) is positioned to lift a load by providing a normally open air inlet opening (25) in the surface on the gripping surface (2) for continuously introducing an air flow into the device when a work object (32) is not gripped.

5. Lifting system according to claim 4, further characterized by:

adjustable control devices (8, 11, 12, 19, 20) operable with the air inlet opening (25) to provide predetermined height which the housing assumes without load (32).