EP3319901B1 - Hubvorrichtung - Google Patents

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EP3319901B1
EP3319901B1 EP16762756.1A EP16762756A EP3319901B1 EP 3319901 B1 EP3319901 B1 EP 3319901B1 EP 16762756 A EP16762756 A EP 16762756A EP 3319901 B1 EP3319901 B1 EP 3319901B1
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EP
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guide
lifting apparatus
swing arm
lifting
isosceles
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Steven Walther
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/06—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported by levers for vertical movement
    • B66F7/0691—Asymmetric linkages, i.e. Y-configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/06—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported by levers for vertical movement
    • B66F7/065—Scissor linkages, i.e. X-configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/06—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported by levers for vertical movement
    • B66F7/065—Scissor linkages, i.e. X-configuration
    • B66F7/0658—Multiple scissor linkages horizontally arranged

Definitions

  • the invention relates to a lifting device for an industrial processing station according to the preamble of patent claim 1.
  • the prior art includes lifting devices which have one or more isosceles straight-draw cranks for guiding a vertically movable load-bearing body, the design and use of which differ from one another.
  • the CN 103011013 A describes a lifting device having two load-bearing and swinging pronounced lifting elements and an isosceles Geradschubkurbel.
  • the load-carrying body is supported on the two wings via their guides, so that a horizontal displacement of the load-receiving body is prevented by the isosceles Geradschubkurbel connected to the load-receiving body.
  • the vertical lifting movement is thus implemented solely by the two wings.
  • only the horizontal forces emanating from the load-receiving body are picked up via this isosceles straight-action crank.
  • space must also be provided for the isosceles straight-draw crank.
  • the vertical guide system of the fixed bearing is very resistant to bending and warping, since this alone is the tilting of the load-carrying body To prevent the hinge point of the swing arm guide and so must hold the load-carrying body with cargo horizontally in balance.
  • stationwise Koch the cargo, as is the case in automotive production lines, created by the uneven load distribution a high tilting moment about the hinge point of the swing arm guide, which can easily lead to unwanted sagging of the ends of the load receiving body.
  • the addition of a second or even third connected to the drive train rocker and / or an additional vertical guide system increases the tipping stability of this system to a great extent, but also the production cost significantly.
  • the JP S53165591 U relates to a lifting device with an isosceles Geradschubkurbel as a vertical guide, which is moved by the actuation of an acting on the rectilinear guide arm traction means.
  • a connection between the floating bearing and the isosceles Geradschubkurbel as a fixed bearing is made by a likewise acting on the handlebar guide traction means. This transmitted from the handlebar guide on the traction means rectilinear motion is deflected by a complex designed floating bearing in a vertical stroke.
  • the floating bearing is composed of three mutually connected by means of joints support elements, wherein the upper with the load-receiving body in contact support member is guided linearly and the lower support member is a lever which is pivotally contacted via an axis with a support attached to the ground.
  • the middle support element serves only as a connecting element.
  • the rectilinear movement of the traction means can be converted by a rack unit into a rotational movement on the axis of the lower support element.
  • the vertical lifting height is determined by the length of the pivoting lever, which, together with the linear guided support element adversely affects the height of the lifting device.
  • a lifting device for an industrial processing station in particular a lifting table for the promotion of a body shell in the automotive mass production, proposed, wherein the lifting device is designed for conveying a workpiece on a moving in a purely vertical upper frame.
  • the lifting device has an isosceles Geradschubkurbel operated with a motor drive element as the first vertical guide.
  • the isosceles Geradschubkurbel existing from a fixed bearing rocker with the swingarm bearings, a handlebar with the handlebar guide, a handlebar center joint and connected to the upper frame joint in the way that this is moved by the actuation of the attacking the fixed bearing rocker tie rod.
  • At least one second vertical guide is advantageously provided to achieve a high mechanical stability, wherein as the second vertical guide particularly advantageous a floating bearing rocker can be provided.
  • the second vertical guide is advantageously actuated by the same motor drive element as the first.
  • At least two parallel arranged second vertical guides can be provided with coaxial arrangement of the joints.
  • the first and the second vertical guide are connected to one another by means of a pull rod for synchronized vertical movement and preferably the motor drive element is connected to the drawbar by means of a drive rod via one of the vertical guides.
  • a low overall height results from the fact that the motor drive element is arranged in the horizontal direction outside a base area covered by the upper frame.
  • an eccentric drive pulley in conjunction with a synchronous or asynchronous geared motor is used, which preferably has a mechanical holding brake.
  • the required torque of the drive and the load of the load-carrying elements can advantageously be further reduced by providing at least one mass balance system.
  • the mass balance system can comprise as energy storage a mechanical spring or a pneumatic or hydropneumatic storage device.
  • the reference numerals are defined as follows: 1 Bearing joint 8th top frame 2 Center of the handlebar joint 9 pull bar 3 handlebars 10 Loslager operation 4 bearing System 11 Loslagerschwinge 5 steering guide 12 drive rod 6 Bearing rocker 13 drive unit 7 depository 14 Mass balancing element
  • a first vertical guide is in the left half of FIG. 1 to see and embodies the fixed bearing side of the lifting device. It consists of a link 3, which is connected via the fixed bearing joint 1 with the upper frame 8 and a handlebar guide 5 with the base frame, wherein the upper frame is preferably designed as a roller conveyor with rollers for conveying a cargo.
  • the linkage again interacts with the fixed-link rocker 6 via the middle link between the fixed-bearing joint and the link guide.
  • the swing-arm bearings 4 form the fulcrum for both the fixed and the swing-arm 11.
  • the floating bearing consists of a movable bearing rocker 11, at the upper end of a floating bearing guide 10 is formed, which establishes contact with the upper frame.
  • a floating bearing guide 10 At the floating bearing rocker several bearings 7 are present, which have a coaxial arrangement to the pivot point 4 of the rocker 11.
  • the active component of the lifting table according to the invention forms the electromotive drive unit 13.
  • electromotive drive unit 13 Various technical solutions are available for realizing the advancing movement proceeding from this drive unit. To mention at this point are linear units in the form of threaded, belt, - and rack and pinion or lifting rollers, but also the above already mentioned, fixed to the geared motor eccentric drive pulley.
  • an eccentric drive pulley is preferably used in conjunction with a synchronous or asynchronous geared motor, which has a mechanical holding brake.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung für eine industrielle Bearbeitungsstation gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die verfügbare Technologie im Bereich der Hebetechnik ist breit gefächert und bietet je nach Applikationsfall unterschiedlichste Realisierungsmodelle. Speziell die hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit einer Hubvorrichtung in rauen Fertigungsumgebungen, wie sie beispielsweise in Schweißstationen einer automobilen Fertigungslinie vorzufinden sind, verlangen vorzugsweise einfache und robuste Systemlösungen. Dies betrifft insbesondere Hubtische, die in der Serienfertigung von Kraftfahrzeugen zur vertikalen Förderung von Rohkarossen an Bearbeitungsstationen eingesetzt werden.
  • Zum Stand der Technik gehören Hubvorrichtungen, die eine oder mehrere gleichschenklige Geradschubkurbeln zur Führung eines vertikalbeweglichen Lastaufnahmekörpers aufweisen, wobei sich deren Gestaltung und Verwendung voneinander unterscheiden.
  • Die CN 103011013 A beschreibt eine Hubvorrichtung, die zwei lastaufnehmende und als Schwingen ausgeprägte Hubelemente und eine gleichschenklige Geradschubkurbel aufweist. Der Lastaufnahmekörper stützt sich dabei auf die beiden Schwingen über deren Führungen ab, sodass durch die mit dem Lastaufnahmekörper verbundene gleichschenklige Geradschubkurbel eine horizontale Verschiebung des Lastaufnahmekörpers verhindert wird. Die vertikale Hubbewegung wird somit allein von den beiden Schwingen umgesetzt. Demzufolge werden nur die vom Lastaufnahmekörper ausgehenden horizontalen Kräfte über diese gleichschenklige Geradschubkurbel aufgenommen. Neben dem für die Schwingen vorzusehenden Bauraum muss hier zudem Bauraum für die gleichschenklige Geradschubkurbel vorgehalten werden.
  • In der EP 2 719 653 A1 wird ein motorisch in vertikaler Richtung höhenverstellbarer Hubtisch zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie beschrieben, welcher zwei in vertikaler Richtung hubbewegliche gleichschenklige Geradschubkurbeln aufweist, wobei die Stützhebel der gleichschenkligen Geradschubkurbeln an einem Ende mit den Lenkerelementen und am jeweiligen anderen Ende mit einer Schwenkwelle eines Getriebes verbunden sind. Beide Getriebe sind über eine Gelenkwelle synchron angetrieben. Zwischen dem Lastaufnahmekörper und einem Grundgestell stützen sich ggf. mittelbar zwei Druckfederelemente unter federnder Vorspannung ab, die einen erheblichen Teil des von dem Lastaufnahmekörper auf die Lenkerelemente übertragenen Gewichts aufnehmen.
  • Dabei ist jedoch von Fall zu Fall abzuwägen, in welcher Relation sich das Gewicht des Lastaufnahmekörpers zu dem Gewicht des Transportguts verhält, in welchem Maß die Getriebegröße durch die Druckfederelemente beeinflusst wird und ob sich der zusätzlich aufzubringende Fertigungsaufwand in die Herstellung von zwei Druckfederelementen und deren Anbindungsstellen wirtschaftlich rentieren kann. Diese Bauart verlangt zwei fertigungsaufwendige Getriebe mit hohen Übersetzungsverhältnissen, die ein entsprechend hohes Drehmoment aufbringen müssen, um den Lastaufnahmekörper mit Transportgut über die gleichschenkligen Geradschubkurbel vertikal zu verfahren.
  • Es wird in der FR 2 912 393 A1 eine Hubvorrichtung beschrieben, bei der ein Lastaufnahmekörper in vertikaler Richtung verfährt, indem mindestens eine an dem Lastaufnahmekörper angreifende Schwinge betätigt wird. Das als Festlager ausgeführte vertikale Führungssystem ist dabei nicht unmittelbar mit dem Antriebsstrang verbunden, welcher die Schwinge bzw. Schwingen betätigt.
  • Bei der Verwendung von nur einer Schwinge ist das vertikale Führungssystem des Festlagers sehr biege- und verwindungssteif zu gestalten, da allein dieses das Kippen des Lastaufnahmekörpers um den Gelenkpunkt der Schwingenführung verhindern und so den Lastaufnahmekörper mit Transportgut horizontal in Waage halten muss. Beim stationsweisen Überfördern des Transportguts, wie es in automobilen Fertigungslinien der Fall ist, entstände durch die ungleiche Lastverteilung ein hohes Kippmoment um den Gelenkpunkt der Schwingenführung, was leicht zu einem nicht gewünschten Absacken der Enden des Lastaufnahmekörpers führen kann. Das Hinzufügen einer zweiten oder gar dritten mit dem Antriebsstrang verbundenen Schwinge und/oder eines zusätzlichen vertikalen Führungssystems erhöht zwar die Kippstabilität dieses Systems in hohem Maße, jedoch auch den Fertigungsaufwand wesentlich.
  • Die JP S53165591 U betrifft eine Hubvorrichtung mit einer gleichschenkligen Geradschubkurbel als Vertikalführung, welche durch das Betätigen eines an der geradlinig geführten Lenkerführung angreifenden Zugmittels bewegt wird. Eine Verbindung zwischen dem Loslager und der gleichschenkligen Geradschubkurbel als Festlager wird durch ein ebenfalls an der Lenkerführung angreifendes Zugmittel hergestellt. Diese von der Lenkerführung auf das Zugmittel übertragene geradlinige Bewegung wird durch ein aufwendig gestaltetes Loslager in einen vertikalen Hub umgelenkt. Das Loslager setzt sich aus drei über Gelenke miteinander verbundenen Stützelementen zusammen, wobei das obere mit dem Lastaufnahmekörper in Kontakt stehende Stützelement linear geführt ist und das untere Stützelement einen Hebel darstellt, welcher schwenkbeweglich über eine Achse mit einer am Boden befestigten Abstützung kontaktiert ist. Dabei dient das mittlere Stützelement lediglich als Verbindungselement. Die geradlinige Bewegung des Zugmittels kann durch eine Zahnstangeneinheit in eine Drehbewegung an der Achse des unteren Stützelementes umgewandelt werden. Die vertikale Hubhöhe wird durch die Länge des schwenkbeweglichen Hebels mitbestimmt, welcher sich zusammen mit dem linear geführten Stützelement ungünstig auf die Bauhöhe der Hubvorrichtung auswirkt.
  • Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hubvorrichtung vorzuschlagen, welche geringe Bauhöhen ermöglicht und vor allem durch ihre Einfachheit ökonomische Attraktivität bietet.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Dabei wird eine Hubvorrichtung für eine industrielle Bearbeitungsstation, insbesondere ein Hubtisch für die Förderung einer Rohkarosse in der Kraftfahrzeug-Serienfertigung, vorgeschlagen, wobei die Hubvorrichtung zur Förderung eines Werkstücks auf einem in rein vertikaler Richtung bewegten Oberrahmen ausgestaltet ist. Dabei weist die Hubvorrichtung eine mit einem motorischen Antriebselement betätigte gleichschenklige Geradschubkurbel als erste Vertikalführung auf. Dabei ist die aus einer Festlagerschwinge mit deren Schwingenlager, einem Lenker mit dessen Lenkerführung, einem Lenkermittengelenk und einem mit dem Oberrahmen verbunden Festlagergelenk bestehende gleichschenklige Geradschubkurbel in der Art ausgebildet, dass diese durch das Betätigen der an der Festlagerschwinge angreifenden Zugstange bewegt wird. Insbesondere durch den Einsatz einer gleichschenkligen Geradschubkurbel, die in der Literatur auch als "Scott-Russel-Mechanismus" bekannt ist, ist eine einfache und effektive Variante eines vertikalen Führungssystems gegeben, welche geringe Bauhöhen bei minimalem Fertigungsaufwand ermöglicht. Wegen der geringen Anzahl der am vertikalen Hub beteiligten Hubelemente, als auch wegen der möglichen einfachen fertigungstechnischen Gestaltung dieser Hubelemente kann im Vergleich zum Stand der Technik die Systemkomplexität minimiert und damit signifikanten Vorteile erzielt werden. Dazu gehören eine flache, kompakte und robuste Bauweise, eine einfache und kostengünstige Fertigung, eine hohe Anlagenverfügbarkeit, geringer Verschleiß sowie minimaler Wartungs- und Instandhaltungsaufwand. Gerade diese Merkmale sind in der Kraftfahrzeug-Serienfertigung von großer Bedeutung.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die dabei beschriebenen Merkmale und deren Vorteile können sowohl einzeln, als auch in sinnvoller Kombination miteinander realisiert sein.
  • Vorteilhaft ist zur Erreichung einer hohen mechanischen Stabilität zumindest eine zweite Vertikalführung vorgesehen, wobei als die zweite Vertikalführung besonders vorteilhaft eine Loslagerschwinge vorgesehen sein kann. Dabei ist vorteilhaft auch die zweite Vertikalführung von demselben motorischen Antriebselement betätigt, wie die erste.
  • Ebenso können vorteilhaft zumindest zwei parallel angeordnete zweite Vertikalführungen mit koaxialer Anordnung der Gelenke vorgesehen sein. Dabei sind in einer vorteilhaften Variante die erste und die zweite Vertikalführung mittels einer Zugstange zur synchronisierten Vertikalbewegung miteinander verbunden und vorzugsweise ist das motorische Antriebselement mittels einer Antriebsstange über eine der Vertikalführungen mit der Zugstange verbunden.
  • Eine geringe Bauhöhe ergibt sich, indem das motorische Antriebselement in horizontaler Richtung außerhalb einer von dem Oberrahmen abgedeckten Grundfläche angeordnet ist.
  • Wegen der Einfach- und Robustheit sowie der Wartungs- und Instandhaltungsfreundlichkeit kommt vorzugsweise eine Exzenter-Antriebsscheibe in Verbindung mit einem Synchron- oder Asynchron- Getriebemotor zum Einsatz, wobei dieser vorzugsweise über eine mechanische Haltebremse verfügt.
  • Das erforderliche Drehmoment des Antriebs und die Belastung der lastführenden Elemente kann vorteilhaft weiter verringert werden, indem zumindest ein Massenausgleichssystem vorgesehen ist. Dabei kann das Massenausgleichssystem als Energiespeicher eine mechanische Feder oder eine pneumatische oder hydropneumatische Speichereinrichtung umfassen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Schnittzeichnung einer erfindungsgemäßen Hubvorrichtung in einer oberen Stellung, und
    Figur 2
    eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung.
  • Die Bezugszeichen sind dabei wie folgt definiert:
    1 Festlagergelenk 8 Oberrahmen
    2 Lenkermittengelenk 9 Zugstange
    3 Lenker 10 Loslagerführung
    4 Schwingenlager 11 Loslagerschwinge
    5 Lenkerführung 12 Antriebsstange
    6 Festlagerschwinge 13 Antriebseinheit
    7 Lagerstelle 14 Massenausgleichselement
  • Je nach Ausführung kann die Befestigung der Fest- und Loslageranordnung samt der Antriebseinheit mit Massenausgleichselement direkt auf dem Fundament oder zusätzlich auf einem gemeinsamen Grundrahmen (in der Figur 1 nicht dargestellt) erfolgen.
  • Eine erste Vertikalführung ist in der linken Hälfte der Figur 1 zu sehen und verkörpert die Festlagerseite der Hubvorrichtung. Sie besteht aus einem Lenker 3, welcher über das Festlagergelenk 1 mit dem Oberrahmen 8 und über eine Lenkerführung 5 mit dem Grundrahmen verbunden ist, wobei der Oberrahmen vorzugsweise als Rollenbahn mit Laufrollen zum Fördern eines Transportguts ausgebildet ist.
  • Der Lenker wiederum interagiert über das mittig zwischen Festlagergelenk und Lenkerführung sitzende Lenkermittengelenk 2 mit der Festlagerschwinge 6. Die Schwingenlager 4 bilden dabei den Drehpunkt für die Fest- als auch für die Loslagerschwinge 11.
  • Das Loslager besteht aus einer Loslagerschwinge 11, an deren oberem Ende eine Loslagerführung 10 ausgebildet ist, die den Kontakt zum Oberrahmen herstellt. An der Loslagerschwinge sind mehrere Lagerstellen 7 vorhanden, die eine koaxiale Anordnung zum Drehpunkt 4 der Schwinge 11 aufweisen. Dadurch kann einerseits die Anbindung der Zugstange 9, welche eine Verbindung zur gleichschenkligen Geradschubkurbel herstellt, und andererseits der Anschluss einer Antriebsstange 12 und ggf. eines optionalen Massenausgleichselements 14 an die Hebelmechanik realisiert werden.
  • Die aktive Komponente des erfindungsgemäßen Hubtisches bildet die elektromotorische Antriebseinheit 13. Zur Realisierung der von dieser Antriebseinheit ausgehenden Vorschubbewegung stehen verschiedene technische Lösungen zur Verfügung. Zu erwähnen sind an dieser Stelle Lineareinheiten in Form von Gewinde-, Riemen,- und Zahnstangentrieben bzw. Hubwalzen, aber auch die oben bereits genannte, am Getriebemotor befestigte Exzenter- Antriebsscheibe.
  • Aufgrund der Einfach- und Robustheit sowie der Wartungs- und Instandhaltungsfreundlichkeit kommt vorzugsweise eine Exzenter- Antriebsscheibe in Verbindung mit einem Synchron- oder Asynchron- Getriebemotor zum Einsatz, wobei dieser über eine mechanische Haltebremse verfügt.
  • Nicht zuletzt wegen der geringen Anzahl der am vertikalen Hub beteiligten Hubelemente (1-13) als auch wegen der möglichen einfachen fertigungstechnischen Gestaltung dieser Hubelemente konnte im Vergleich zum Stand der Technik die Systemkomplexität minimiert und damit die nachfolgenden signifikanten Vorteile erzielt werden:
    • Flache, kompakte und robuste Bauweise
    • Einfache und kostengünstige Fertigung
    • Hohe Anlagenverfügbarkeit
    • Geringer Verschleiß
    • Minimaler Wartungs- und Instandhaltungsaufwand.
  • Gerade diese Merkmale sind in der Kraftfahrzeug-Serienfertigung von großer Bedeutung.

Claims (3)

  1. Hubvorrichtung für eine industrielle Bearbeitungsstation,
    insbesondere ein Hubtisch für die Förderung einer Rohkarosse in der Kraftfahrzeug-Serienfertigung,
    wobei die Hubvorrichtung zur Förderung eines Werkstücks auf einem in rein vertikaler Richtung bewegten Oberrahmen (8) ausgestaltet ist,
    wobei die Hubvorrichtung eine mit einem motorischen Antriebselement (13+6, 7, 9, 12) betätigte gleichschenklige Geradschubkurbel als erste Vertikalführung und eine Loslagerschwinge (11) mit deren Führung (10) als zweite von dem gleichen Antriebselement (13+7, 12) betätigte Vertikalführung aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die aus einer Festlagerschwinge (6) mit deren Schwingenlager (4), einem Lenker (3) mit dessen Lenkerführung (5), einem Lenkermittengelenk (2) und einem mit dem Oberrahmen (8) verbunden Festlagergelenk (1) bestehende gleichschenklige Geradschubkurbel in der Art ausgebildet ist, dass diese durch das Betätigen der an der Festlagerschwinge (6) angreifenden Zugstange (9) bewegt wird.
  2. Hubvorrichtung nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das elektromotorische Antriebselement (13+7, 12) eine Exzenter-Antriebsscheibe zur Kraftübertragung zu der Vertikalführung (10, 11) aufweist.
  3. Hubvorrichtung nach Patentanspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest ein Massenausgleichssystem (14) vorgesehen ist.
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