EP1273806A1

EP1273806A1 - Hubvorrichtung mit Synchronisationsvorrichtung

Info

Publication number: EP1273806A1
Application number: EP02014500A
Authority: EP
Inventors: Peter Ludwig; Christoph Schiferle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2002-06-29
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2022-06-29
Also published as: US20030025107A1; EP1273806B1; US7073631B2; DE10132437A1; DE50204226D1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung für ein Transfersystem, insbesondere mit einem Pneumatikantrieb, um zu transportierende Güter anzuheben und/oder abzusenken. Die Hubvorrichtung weist mindestens zwei Hubkolben (3) auf, deren Bewegungen mittels einer Synchronisationsvorrichtung (8, 9, 14) synchronisiert sind. <IMAGE>

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung mit einer Synchronisationsvorrichtung, welche in einem Transfersystem, insbesondere mit einem Pneumatikantrieb verwendet wird, um zu transportierende Güter anzuheben und/oder abzusenken.

Hubvorrichtungen für Transfersysteme sind in vielgestaltigen Ausführungsformen bekannt. Üblicherweise dienen Hubvorrichtungen in der Montage- und Automatisierungstechnik dazu, Güter bzw. Werkstückträger auf Transfersystemen von einer Längsstrecke in eine Querstrecke auszuschleusen oder umgekehrt von einer Querstrecke in eine Längsstrecke einzuschleusen. Weiter dienen Hubvorrichtungen dazu, Werkstückträger von einer Transferstraße anzuheben, um beispielsweise an einer Bearbeitungsstation eine Operation durchzuführen. Derartige Hubvorrichtungen sind beispielsweise aus dem Katalog der Anmelderin Transfersystem TS 4, Ausgabe 3.0, 1997 bekannt. Hierbei weist die Hubvorrichtung mehrere Pneumatikzylinder auf, um die Hubbewegung durchzuführen. Dabei stellen die Pneumatikzylinder jeweils Sonderanfertigungen dar, welche sehr hohe Herstellungskosten aufweisen. Weiterhin baut die bekannte Hubvorrichtung relativ hoch, da die Kolbenstangen auch im eingefahrenen Zustand weit aus den Zylindern ragen.

Dadurch ist es beim Layout von Transferstraßen häufig nicht möglich, mehrere Transferstrecken übereinander zu betreiben, da die Hubeinheiten zu hoch bauen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Hubvorrichtungen ist, dass die einzelnen Zylinder der Hubvorrichtung zwar gemeinsam ansteuerbar sind, jedoch häufig eine asynchrone Bewegung der einzelnen Hubzylinder auftritt, was zu einem ungleichmäßigen Anheben der Güter durch die Hubvorrichtung führt. Die gemeinsame Ansteuerung kann somit keine synchrone Bewegung der Hubkolben sicherstellen. Dies kann im Extremfall zu einem Schrägstellen der Hubvorrichtung führen und dadurch zu einer Beschädigung der zu transportierenden Güter führen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Hubvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass sie eine Synchronisationsvorrichtung umfasst, welche die Bewegung von wenigstens zwei Hubkolben der Hubvorrichtung synchronisiert. Dadurch wird eine gleichmäßige, vertikale Bewegung der Hubvorrichtung sichergestellt. Somit kann ein Schrägstellen der Hubvorrichtung erfindungsgemäß sicher verhindert werden. Die erfindungsgemäße Synchronisationsvorrichtung synchronisiert dabei sowohl die Anhebebewegung als auch die Absenkbewegung der Hubvorrichtung. Dabei ist die erfindungsgemäße Hubvorrichtung für ein Transfersystem einfach aufgebaut und kann aufgrund einer Vielzahl von gleichen Teilen kostengünstig hergestellt werden. Die erfindungsgemäße Synchronisationsvorrichtung stellt eine gleichmäßige und geführte Vertikalbewegung ohne Gefahr eines Verkantens oder Wippens bzw. Schwankens der Hubvorrichtung bereit.

Besonders bevorzugt werden alle Hubkolben der Hubvorrichtung synchronisiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Synchronisationsvorrichtung eine an einer Welle vorgesehene erste Verzahnung und eine jeweils mit einem Hubkolben mittelbar oder unmittelbar verbundene zweite Verzahnung. Die erste und die zweite Verzahnung kämmen miteinander, wobei die Welle mit wenigstens zwei zweiten Verzahnungen unterschiedlicher Hubkolben verbunden ist, um eine Synchronisation der Bewegung der unterschiedlichen Hubkolben sicherzustellen.

Vorzugsweise ist die Welle als Zahnwelle ausgebildet, d.h. die Verzahnung ist unmittelbar in der Welle vorgesehen, oder ein Zahnrad ist an der Welle befestigt, um die erste Verzahnung bereitzustellen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die erfindungsgemäße Hubvorrichtung derart aufgebaut, dass sie einen Grundrahmen und einen Hubrahmen umfasst. Dabei weisen der Grundrahmen und der Hubrahmen vorzugsweise eine quadratische oder rechteckige Form auf.

Vorteilhaft ist die Welle am Grundrahmen gelagert und die zweite Verzahnung ist am Hubrahmen vorgesehen.

Um eine besonders kompakte Hubvorrichtung mit einem einfachen Aufbau bereitzustellen, sind die Hubkolben vorzugsweise an den Ecken des Grundrahmens und des Hubrahmens angeordnet.

Um eine besonders kostengünstig herstellbare Hubvorrichtung mit einer Vielzahl von gleichen Teilen bereitzustellen, ist der Hubrahmen vorzugsweise aus vier Profilen und vier Eckstücken gebildet, wobei die Profile im Schnitt eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt aufweisen. Dadurch kann die Fertigung der Komponenten vereinfacht werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die zweite Verzahnung vorzugsweise an der Innenseite der Schenkel der im Wesentlichen U-förmigen Profile angeordnet.

Um die einzelnen Kolben möglichst gleichzeitig mit einem Druckfluid zu versorgen, werden alle Kolben vorzugsweise über einen gemeinsamen Anschluss mit einem Druckfluid versorgt. Als Druckfluid wird vorzugsweise Druckluft verwendet. Somit ist es möglich, mit nur einem externen Druckfluidanschluss alle Kolben gleichzeitig unter Druck zu setzen. Es sei angemerkt, dass auch verschließbare Einlässe vorgesehen werden können, um jeden Kolben separat an eine eigene Druckfluidleitung anzuschließen. Eine gleichzeitige Druckbeaufschlagung aller Kolben begünstigt jedoch eine gleichmäßige Bewegung.

Vorteilhaft wird jeder Kolben durch ein oder mehrere Federelemente in seiner Ausgangsposition in einer Mittelstellung gehalten. Dadurch ist es möglich, ausgehend von einem drucklosen Zustand, aus der Mittelstellung Güter bzw. Werkstückträger mittels der Hubvorrichtung anzuheben oder abzusenken. Die Rückstellung der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung erfolgt dabei jeweils über die Federelemente. Dabei ist besonders bevorzugt jedem Kolben ein eigenes Federelement zugeordnet.

Es sei angemerkt, dass die erfindungsgemäße Hubvorrichtung in einem Transfersystem beispielsweise mit einer Dreheinheit, einer Positioniereinheit oder einer Hub-Quereinheit verwendet werden kann. Dabei ist erfindungsgemäß eine besonders rationelle und standardisierte Fertigung der Hubvorrichtung möglich, welche in einem modularen Aufbau mit den oben genannten Einheiten eingesetzt werden kann. Durch die Ausbildung mit einem Grundrahmen und einem Hubrahmen wird weiterhin ermöglicht, dass mittels der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung insbesondere auch ein Zugang von unten möglich ist, so dass an dem Werkstück beispielsweise Operationen von unten her durchgeführt werden können. Dabei sorgt die Trennung der Hubfunktion von den anderen Funktionen sowie die platzsparend angeordnete Synchronisiervorrichtung für einen großen, frei verfügbaren Bauraum für den Zugang von unten.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Transfersystem, insbesondere in der Montage- und/oder Automationstechnik, mit einer erfindungsgemäßen Hubvorrichtung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung ist:

Figur 1: eine perspektivische Ansicht einer Hubvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 2: eine perspektivische Ansicht der in Figur 1 dargestellten Hubvorrichtung mit auseinander gezogenem Grundrahmen und Hubrahmen;
Figur 3: eine perspektivische Ansicht der in Figur 1 gezeigten Hubvorrichtung mit einem Eckelement in Explosionsdarstellung;
Figur 4: eine vergrößerte Darstellung des in Figur 3 gezeigten Eckelements;
Figur 5: eine perspektivische Ansicht des Eckbereichs des erfindungsgemäßen Grundrahmens;
Figur 6: eine perspektivische Ansicht des Eckbereichs der Hubvorrichtung in montiertem Zustand und
Figur 7: eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des in Figur 6 gezeigten Eckbereichs.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In den Figuren 1 bis 7 ist eine Hubvorrichtung 1 mit einer Synchronisationsvorrichtung für ein Transfersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Wie insbesondere aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich ist, umfasst die erfindungsgemäße Hubvorrichtung 1 einen Grundrahmen 10 und einen Hubrahmen 13. Der Grundrahmen 10 und der Hubrahmen 13 weisen dabei die gleiche geometrische Gestalt in Form eines Rechtecks auf. Der Grundrahmen 10 und der Hubrahmen 13 sind dabei jeweils modulartig aus gleichen Teilen aufgebaut. Der Grundrahmen 10 besteht aus vier Profilen 7 mit gleichem Querschnitt sowie vier Eckelementen, welche als Zylinderkörper 2 ausgebildet sind und die Profile 7 jeweils miteinander verbinden. Der Hubrahmen 13 besteht aus vier Profilen 12 gleichen Querschnitts, welche mittels vier Eckstücken 11 miteinander verbunden sind. Der Hubrahmen 13 bildet den oberen Abschluss der Hubvorrichtung, auf welchen beispielsweise Werkstückträger oder Paletten gefahren werden und anschließend angehoben oder abgesenkt werden können. Wie insbesondere in Figur 2 gezeigt, sind in den Profilen 12 Nuten 15 vorgesehen, um weitere Komponenten der Hubvorrichtung daran befestigen zu können.

Es sei angemerkt, dass Nuten sowohl in den Profilen als auch in den Eckbereichen der Hubvorrichtung vorgesehen werden können, um Auf- und Unterbauten anzubringen, was einen sehr flexiblen Einsatz des Hubmoduls gestattet. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Hubvorrichtung beispielsweise zu einem Hub-Querverbindungsmodul, einem Hub-Positioniermodul oder einem Hub-Drehmodul kombiniert werden.

Wie insbesondere aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, weist das Profil 12 des Hubrahmens 13 im Schnitt eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt auf, welche auf dem Kopf angeordnet ist und im Ausgangszustand der Hubvorrichtung das Profil 7 des Grundrahmens 10 umgreift. Das Profil 7 des Grundrahmens weist im Schnitt dabei eine im Wesentlichen L-förmige Gestalt auf. Parallel zur Längsrichtung der Profile 7 des Grundrahmens sind Wellen 8 angeordnet, welche sich über die gesamte Länge der Profile 7 erstrecken und welche an ihrem Ende jeweils eine erste Verzahnung 9 aufweisen. Die Wellen 8 sind an ihren beiden Enden jeweils an Lagern 17 gelagert, welche im Zylinderkörper 2 angeordnet sind.

Wie insbesondere aus Figur 2 und Figur 4 ersichtlich ist, ist am inneren Wandbereich (Schenkel) der U-förmigen Profile 12 des Hubrahmens 13 jeweils am Ende der Profile 12 eine zweite Verzahnung 14 vorgesehen. Diese Verzahnungen 14 kämmen jeweils mit den Verzahnungen 9 der Wellen 8.

Weiter ist im Profil 7 des Grundrahmens jeweils ein Druckluftkanal 6 vorgesehen, welche die erfindungsgemäße Hubvorrichtung 1 mit Druckluft versorgen. Dabei weist die erfindungsgemäße Hubvorrichtung 1 nur einen Druckluftanschluss auf, über den alle Druckluftkanäle 6 mit Druckluft versorgt werden.

Der erfindungsgemäße Zylinderkörper 2 der Hubvorrichtung ist als Eckbereich ausgebildet und verbindet jeweils die Profile 7 des Grundrahmens 10 miteinander. Wie insbesondere in Figur 7 gezeigt, weist der Zylinderkörper 2 einen Führungsbereich 18 zur Führung der Kolbenstange 4 auf. Das eine Ende der Kolbenstange 4 befindet sich dabei mit dem Eckstück 11 in Kontakt und am anderen Ende der Kolbenstange 4 ist jeweils ein Kolben 3 befestigt.

Der Kolben 3 ist als doppelt wirkender Kolben ausgebildet. Dabei unterteilt der Kolben 3 einen Arbeitsraum im Zylinderkörper 2 in einen ersten Raum 19 sowie einen zweiten Raum 20. Je nachdem, ob die Hubvorrichtung 1 einen Anhebevorgang oder einen Absenkvorgang ausführen soll, wird die Druckluft in einen der Räume 19 oder 20 zugeführt, um eine entsprechende Bewegung des Kolbens bzw. der Kolbenstange zu ermöglichen. Weiter dient der Zylinderkörper 2 zur Aufnahme eines Federelements 16, welche die Rückstellfunktion in der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung ausführt. Im drucklosen Zustand befindet sich der Kolben 3 dabei in der in Figur 7 gezeigten Mittelposition, so dass ausgehend von dieser Mittelposition entweder ein Anheben oder ein Absenken der Hubvorrichtung möglich ist. Der Zylinderkörper 2 wird mittels eines Zylinderbodens 5 verschlossen.

Nachfolgend wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung mit Synchronisationsvorrichtung beschrieben.

Wenn die Hubvorrichtung 1 beispielsweise angehoben werden soll, wird der zweite Raum 20 mit Druckluft versorgt, so dass sich der Kolben 3 und die mit ihm fest verbundene Kolbenstange 4 nach oben bewegt (vgl. Figur 7). Dadurch wird der Hubrahmen 13 nach oben, d.h. in vertikaler Richtung angehoben. Um dabei eine synchrone Anhebung des Hubrahmens 13 zu ermöglichen, sind jeweils die zweiten Verzahnungen 14 am Profil 12 vorgesehen, welche mit den ersten Verzahnungen 9 der Wellen 8 kämmen. Die Wellen 8 sind dabei torsionssteif ausgeführt. Infolge der Hubbewegung des Hubrahmens 13 werden die Wellen 8 über die Verzahnungen 14 und 9 gedreht. Dadurch wird die Drehbewegung der verzahnten Wellen, welche am Grundrahmen 10 gelagert sind, synchronisiert. Somit erzwingen die torsionssteifen Wellen 8 eine synchronisierte Vertikalbewegung des Hubrahmens 13, welche an allen vier Ecken gleichmäßig erfolgt. Somit wird gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel eine mechanische Synchronisationsvorrichtung zur Synchronisation der Hubbewegung bereitgestellt. Dadurch kann wirkungsvoll ein Wippen bzw. Schrägstellen der Hubvorrichtung während des Hubvorgangs verhindert werden.

Wenn der Hubvorgang beendet werden soll, werden die Räume 20 wieder druckfrei geschaltet, so dass die vier Federelemente 16 den Hubrahmen 13 in seine Ausgangsposition zurückstellen können. Diese Rückstellung erfolgt ebenfalls durch die miteinander eingreifenden Verzahnungen 9 und 14 synchron, so dass während der Rückstellbewegung ebenfalls keine Schrägstellung des Hubrahmens 13 auftritt.

Soll eine Absenkung mittels der Hubvorrichtung 1 durchgeführt werden, wird an Stelle des Raumes 20 einfach der Raum 19 mit Druck beaufschlagt, so dass sich der doppelt wirkende Kolben 3 nach unten bewegt, wobei die Federelemente 16 zusammengedrückt werden. Nach Entlastung der Räume 19 in den Zylinderkörpern 2 erfolgt wiederum eine Rückstellung mittels der Federelemente 16 in die Ausgangsposition der Hubvorrichtung.

Da die eigentlichen Hubkomponenten der Hubvorrichtung in den Ecken angeordnet sind, kann erfindungsgemäß eine besonders kompakte Hubvorrichtung bereitgestellt werden, welche insbesondere eine im Vergleich mit den Stand der Technik besonders kleine vertikale Bauhöhe aufweist. Dadurch wird es mit der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung auf möglich, Fördersysteme zu planen, welche auch problemlos übereinander geführt werden können. Somit sorgt das erfindungsgemäße synchronisierte Hubmodul für eine gleichmäßige und geführte Vertikalbewegung, ohne dass ein Verkanten an einem der Pneumatikzylinder auftritt. Da in dem Ausführungsbeispiel die Druckbeaufschlagung aller Zylinder gleichzeitig erfolgt, wird weiter die synchrone Bewegung der einzelnen Kolben begünstigt. Da weiterhin die Verzahnungen im Innenbereich des U-förmigen Profils 12 des Hubrahmens 13 angeordnet sind, sind sie vor Schmutz und sonstigen äußeren Einflüssen besonders gut geschützt, so dass nur ein geringer Wartungsaufwand notwendig ist und die Genauigkeit der Verzahnung über die gesamte Lebensdauer der Hubvorrichtung sichergestellt werden kann.

Da weiter die erfindungsgemäße Hubvorrichtung vorzugsweise eine quadratische oder rechteckige Außengestalt aufweist, ist insbesondere auch eine Bearbeitung von unten von auf einem Werkstückträger liegenden Werkstücken möglich, da die erfindungsgemäße Hubvorrichtung 1 einen leichten Zugang von unten ermöglicht, da sie praktisch nur aus einem Rahmen besteht.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Hubvorrichtung für ein Transfersystem, insbesondere mit einem Pneumatikantrieb, um zu transportierende Güter anzuheben und/oder abzusenken. Die Hubvorrichtung weist mindestens zwei Hubkolben 3 auf, deren Bewegungen mittels einer Synchronisationsvorrichtung 8, 9, 14 synchronisiert sind.

Die vorhergehende Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims

Hubvorrichtung für ein Transfersystem, insbesondere mit einem Pneumatikantrieb, um zu transportierende Güter anzuheben und/oder abzusenken, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtung mindestens zwei Hubkolben (3) aufweist, deren Bewegungen mittels einer Synchronisationsvorrichtung synchronisiert sind.
Hubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationsvorrichtung eine an einer Welle (8) vorgesehene erste Verzahnung (9) und eine jeweils mit einem Hubkolben (3) mittelbar oder unmittelbar verbundene zweite Verzahnung (14) aufweist, welche miteinander kämmen, wobei die Welle (8) mit wenigstens zwei zweiten Verzahnungen (14) unterschiedlicher Hubkolben (3) kämmt.
Hubvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (8) als Zahnwelle ausgebildet ist oder dass ein Zahnrad an der Welle befestigt ist.
Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtung einen Grundrahmen (10) und einen Hubrahmen (13) umfasst.
Hubvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (8) am Grundrahmen (10) gelagert ist und die zweite Verzahnung (14) am Hubrahmen (13) vorgesehen ist.
Hubvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolben (3) an Ecken des Grundrahmens (10) und des Hubrahmens (13) angeordnet sind.
Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubrahmen (13) aus vier Profilen (12) und vier Eckstücken (11) gebildet ist und die Profile (12) im Schnitt eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt aufweisen.
Hubvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verzahnung (14) jeweils an der Innenseite eines Schenkels der im Wesentlichen U-förmigen Profile (12) angeordnet ist.
Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Hubkolben (3) über einen gemeinsamen Anschluss mit einem Druckfluid versorgt werden.
Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolben (3) durch Federelemente (16) in ihrer Ausgangsposition in einer Mittelstellung gehalten werden, von welcher ein Anheben oder Absenken möglich ist.