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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kugellagervorrichtung zur Verlagerung
einer Last auf einer praktisch horizontalen Ebene, und eine mit
einer solchen Kugellagervorrichtung ausgerüstete Handhabungsvorrichtung,
wobei die Vorrichtung mindestens einen praktisch horizontalen Tisch
aufweist, auf dem Kugellagerelemente und mindestens ein den Tisch bedeckendes
Gitter angebracht sind, welches mit den Kugellagerelementen gegenüberliegenden Öffnungen
versehen ist, wobei das Gitter eine ebene Auflagefläche festlegt,
die zum Tragen der Last in der Lage ist, wenn sie statisch ist,
wobei die Kugellagerelemente in einer Ebene enthalten sind, die
praktisch parallel zu der Oberfläche
verläuft,
und die zum Tragen der Last in der Lage sind, wenn sie sich in Bewegung
befindet, und Betätigungseinrichtungen
aufweist, die mit mindestens einer dieser Konstruktionen verbunden
sind, um im Verhältnis
zueinander zwischen mindestens einer unteren Position und einer oberen
Position beweglich zu sein, in denen die Last entweder durch das
Gitter oder durch den Tisch getragen wird, wobei die Betätigungseinrichtungen
zur Verlagerung der beweglichen Konstruktion min destens in Form
einer horizontalen Translation angeordnet sind.
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In
der Industrie ist die Verwendung von Handhabungsgeräten wie
zum Beispiel Hubwagen, Gabelstaplern zur Handhabung bedeutender
Lasten geläufig.
Bedeutende Lasten sind zum Beispiel Werkzeuge für Werkzeugmaschinen oder Pressen, die
beim Schneiden oder Prägen
von Blechen, Gießformen
oder Matrizen verwendet werden, die beim Einspritzen von Kunststoffen
usw. verwendet werden. Auf allgemeine Art und Weise werden Lasten unter
2 Tonnen auf plattenförmigen
Handhabungsvorrichtungen transportiert, während Lasten von 2 bis 10 Tonnen
auf Handhabungsgeräten
mit Gabeln transportiert werden. Oberhalb von 10 Tonnen werden die
Lasten zum Beispiel mittels Laufkränen transportiert.
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Um
die Übertragung
dieser Lasten auf der Horizontalebene von dem Handhabungsgerät zu der Werkzeugmaschine
und umgekehrt vereinfachen zu können,
sind die Handhabungsmaschinen des Handels mit einer in die Platte
integrierten Kugellagervorrichtung ausgerüstet und angeordnet, um die
Last zu tragen und sie ohne Reibung auf freie Rollenelemente zu
verlagern. Die Handhabungsgeräte
können auch
mit gelenkig gelagerten Armen ausgerüstet sein, die angeordnet sind,
um diese Last zu schieben oder zu ziehen. Die Kugellagervorrichtung
weist außerdem
eine „Kugellagerträgerkonstruktion" auf, die von einer „Lastenträgerkonstruktion" überragt wird. Die Funktion
der Lastenträgerkonstruktion
besteht im Tragen der Last während
des Rollens des Hand habungsgerätes,
während
die Funktion der Kugellagerträgerkonstruktion
im Tragen derselben ohne Reibung besteht, um deren Übertragung
bewirken zu können.
Der Durchgang der Last von einer zur anderen Konstruktion wird umgekehrt
durch eine relative Verlagerung einer Konstruktion im Verhältnis zu
der anderen erhalten, wodurch es ermöglicht wird, die Rollenelemente
der Kugellagerträgerkonstruktion
im Verhältnis
zu der Lastenträgerkonstruktion
einzufahren, wobei diese relative Verlagerung durch manuelle oder
automatische Betätigungseinrichtungen
gesteuert wird.
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Bei
den Handhabungsgeräten
mit Platten wird diese relative Bewegung im Allgemeinen automatisch
entweder mittels eines Knopfes oder eines Hebels gesteuert, der
die Drehung der spezifischen Mechanismen wie zum Beispiel von Exzentern
oder Pleuelstangensystemen bewirkt.
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Die
bei den aktuellen Kugellagervorrichtungen verwendeten Mechanismen,
die den Durchgang der Last der „Lastenträgerkonstruktion" zu der „Kugellagerträgerkonstruktion" und umgekehrt sicherstellen,
weisen viele Nachteile auf, die mit ihrer Komplexität, ihren
Herstellungskosten und ihrem Raumbedarf in Zusammenhang stehen.
Außerdem
benötigen
bestimmte Mechanismen einen bedeutenden Bewegungsbereich, wodurch
die für
die Übertragung der
Last benötigte
Zeit verlängert
wird. Außerdem sind
diese Mechanismen nicht zur Ausrüstung
von bereits im Einsatz befindlichen Handhabungsgeräten vorgesehen.
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In
der Veröffentlichung
US 4,930,612 ist eine Vorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 beschrieben, wobei die Rollenelemente durch einen Zylinder über gegenüberliegende
geneigte Rampen gesteuert werden.
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Die
vorliegende Erfindung zielt auf die Beseitigung dieser Unannehmlichkeiten
ab, indem eine Kugellagervorrichtung vorgeschlagen wird, die auf
einer einfacheren Kinematik basiert, die eine Begrenzung der Anzahl
von Teilen, die Verringerung der Herstellungskosten der Gesamtheit
sowie ihres Raumbedarfes und die Ausrüstung neuer Handhabungsgeräte sowie
Nachrüstungen
ermöglicht.
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Zu
diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Kugellagervorrichtung der
im Oberbegriff angegebenen Art, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen
des Gitters ein Profil darstellen, welches mit demjenigen der Kugellagerelemente
kompatibel ist, um Hubrampen auszubilden, um eine Vertikalverlagerung
der beweglichen Konstruktion gleichzeitig mit ihrer Horizontalverlagerung
zu erzeugen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
bestehen die Öffnungen
aus Schlitzlöchern,
die mindestens eine erste Zone festlegen, die angeordnet ist, um
mindestens die Spitze der Kugellagerelemente vorbeigehen zu lassen,
eine zweite Zone, die angeordnet ist, um die Kugellagerelemente
zu verbergen, und eine Zwischenzone, die angeordnet ist, um in Kombination
mit den Kugellagerelementen die Hubrampen auszubilden. Die zweite
Zone der Öffnungen kann
angeordnet werden, um die Kugellagerelemente so in den Öffnungen
des Gitters zu blockieren, dass die Position des Gitters im Verhältnis zu
dem Tisch arretiert ist.
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Die
Kugellagerelemente können
sphärische Kugeln
oder doppeltkonische Rollen sein, wobei die Zwischenzone der Öffnungen
dann eine praktisch elliptische oder dreieckige Form aufweist, die
in Richtung der zweiten Zone konvergiert. Die ersten und zweiten
Zonen der Öffnungen
können
eine Transversalabmessung von jeweils einschließlich zwischen 60 und 95% und
zwischen 10 und 45% des Durchmessers der Kugellagerelemente aufweisen.
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Vorzugsweise
ist das Gitter im Verhältnis
zu dem die Kugellagerelemente tragenden Tisch beweglich, der fest
ist, wobei das Gitter mit den Betätigungseinrichtungen gekoppelt
ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
umfassen die Betätigungseinrichtungen
mindestens einen Handgriff, der in einer fest mit dem Tisch verbundenen Gleitschiene
in Form einer Translation bewegbar ist, der in einer praktisch senkrecht
zu der Horizontalverlagerung des Gitters verlaufenden Richtung ausgerichtet
ist, wobei das Gitter eine Führungsnut
aufweist, die von dem Handgriff durchquert wird und im Verhältnis zu
der Gleitschiene so winklig verschoben ist, dass sie die Horizontalverlagerung
des Gitters erzeugt. Die Betätigungseinrichtungen
können
mindestens ein Arretierungselement um fassen, welches zur Befestigung
des Gitters an dem Tisch mindestens in einer seiner oberen oder
unteren Positionen angeordnet ist.
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Auch
zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein plattenförmiges Handhabungsgerät der in
dem Oberbegriff angegebenen Art, dadurch gekennzeichnet, dass es
mindestens eine Kugellagervorrichtung aufweist, wie oben definiert.
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Die
vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der folgenden
Beschreibung mehrerer Ausführungsformen
besser verständlich,
die in Form eines nicht begrenzenden Beispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen gegeben ist, wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Kugellagervorrichtung gemäß der Erfindung
in Form einer Platte ist,
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2 eine
Teilansicht der Seite der Vorrichtung von 1 ist,
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3 ein
Blockdiagramm der Vorrichtung von 1 ist,
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4 eine
Detailansicht eines mit einem Schlitzloch der Vorrichtung von 1 zusammenwirkenden
Rollenelementes ist, und
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5A eine 4 ähnliche
Ansicht einer Ausführungsvariante
ist, und 5B das entsprechende Rollenelement
veranschaulicht.
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren weist die Kugellagervorrichtung 10 gemäß der Erfindung
die Form einer Platte auf und ist dazu bestimmt, ein klassisches
Handhabungsgerät
mit einer Platte (nicht dargestellt) auszubilden. Sie stellt zwei
Funktionen sicher: Dass sehr schwere Lasten 1 statisch
gehalten werden, die bis etwa 2 Tonnen wiegen, und zwar während des
Rollens der Handhabungsgerätes,
und dass diese Lasten 1 während ihrer Übertragung
auf einer zu der Platte parallelen Ebene ohne Reibung dynamisch
gehalten werden. Bei bestimmten Anwendungen kann die Kugellagervorrichtung 10 alleine oder
in Kombination mit anderen Ausrüstungen
verwendet werden.
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Die
Kugellagervorrichtung 10 umfasst eine Kugellagerträgerkonstruktion 20,
die Rollenelemente 23 aufweist, die von einer Lastenträgerkonstruktion 30 überragt
wird, die eine ebene Auflagefläche
S aufweist, die mit einer Öffnung 32 versehen
ist, die mindestens die Spitze der Rollenelemente 23 erscheinen
lässt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
und wie durch 3 schematisch veranschaulicht,
ist die Lastenträgerkonstruktion 30 im
Verhältnis
zu der feststehenden Kugellagerträgerkonstruktion 20 zwischen
zwei stabilen Positionen bewegbar: einer oberen Position, in der
sie die Rollenelemente 23 verdeckt, wobei die Last 1 in
ebener Auflage auf der Oberfläche
S der Lastenträgerkonstruktion 30 aufliegt,
und einer unteren Position, in der sie die Spitze der Rollenelemente 23 freilegt,
wobei die Last 1 in punktueller Auflage auf den Rollenelementen 23 aufliegt.
Selbstverständlich
ist die umgekehrte Ausgestaltung ebenfalls anvisierbar, d. h. dass
die Kugellagerträgerkonstruktion 30 im
Verhältnis
zu der Lastenträgervorrichtung 20 beweglich
ist.
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Die
Lastenträgerkonstruktion 30 ist
mit Betätigungseinrichtungen 40 verbunden,
die zur Verlagerung derselben in Form einer Horizontaltranslation Th
mit einem Verlauf Ch angeordnet sind, und mit Hubeinrichtungen 50,
die zur Verlagerung derselben in Form einer vertikalen Translation
Tv mit einem Verlauf Cv gleichzeitig zu ihrer Horizontalverlagerung
Th angeordnet sind, wobei der Verlauf Cv niedriger als der Verlauf
Ch liegt. Die Einzigartigkeit der Kugellagervorrichtungen 10 der
Erfindung besteht in der Tatsache, dass die Hubeinrichtungen 50 nicht
aus angebrachten, kostspieligen und komplexen Mechanismen bestehen,
sondern direkt in die Lastenträgerkonstruktion 30 und
Kugellagerträgerkonstruktion 20 integriert
sind. Die Gleichzeitigkeit der Vertikal- und Horizontalverlagerungen
ist das Ergebnis eines Rollkontaktes zwischen den Öffnungen 32 der
Lastenträgerkonstruktion 30 und
den Kugellagerelementen 32 der Kugellagerträgerkonstruktion 20,
wobei diese Öffnungen 32 und
Rollenelemente 23 Profile aufweisen, die spezifisch zur
Ausbildung einer Hubrampe ausgewählt
werden, wie später
erklärt
wird.
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Bei
dem dargestellten Beispiel besteht die Lastenträgerkonstruktion 20 aus
einem Tisch 21, der zur Verwendung in Horizontalposition
bestimmt ist, wobei der Tisch 21 rechteckig ist und Kugelgelenkhalbkäfige 22 trägt, die
zur Aufnahme von Kugeln 23 in der Lage sind, die axiale
Kugelgelenke ausbilden. Die Kugeln 23 stellen Rollenelemente
dieser Kugellagervorrichtung 10 dar und sind einheitlich
auf derselben Ebene verteilt, wobei die Spitze dieser Kugeln 23 in
einer Ebene enthalten ist, die parallel zu der ebenen Auflagefläche S der
Lastenträgerstruktur 30 verläuft. Der
Tisch 21 ist angeordnet, um sich an den Ort oder Platz
oder in Form einer Überlagerung
der vorhandenen Platte eines Standard-Handhabungsgerätes anzupassen.
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Die
Lastenträgerkonstruktion 30 besteht
aus einem praktisch rechteckigen Gitter 31, welches über dem
Tisch 21 gelagert ist und dessen Längsränder 31' in rechtem Winkel gegen die Ränder 21' des Tisches 21 gefaltet
sind, wobei sie Längsführungen ausbilden.
Dieses Gitter 31 ist in Form einer horizontalen Translation
Th und in Form einer vertikalen Translation Tv entlang der Längsführungen
bewegbar. Es ist mit Betätigungseinrichtungen 40 verbunden,
die in dem dargestellten Beispiel manuell sind und aus einem Handgriff 41 bestehen,
der entsprechend einer Achse angeordnet ist, die senkrecht zu der
Oberfläche
des Gitters 31 verläuft,
der in einer Kugelgleitschiene 42 geführt ist, die fest mit dem Tisch 21 verbunden
und senkrecht zu Th ausgerichtet ist. Das Gitter 31 trägt eine
Platte 43, die mit einer von dem Handgriff 41 durchquerten
Führungsnut 44 versehen
ist, wobei sich die Nut über
die Länge
der Gleitschiene 42 zwischen einem ersten äußersten Ende,
welches gegenüber
der Gleitschiene 42 angeordnet ist, und einem zweiten äußersten
Ende dieser Gleitschiene 42 angeordnet ist, wovon sie entsprechend
dem Verlauf Ch des Gitters 31 beabstandet ist. Die Betätigungseinrichtungen 40 umfassen
außerdem
ein Verriegelungselement 45, welches aus einem beweglichen
Knopf besteht, der einer parallel zu dem Handgriff 41 verlaufenden
Achse folgt und unter dem Gitter 31 so herausragt, dass
er sich in dem Tisch 21 einspannt und die ungewollte Verlagerung des
Gitters 31 verhindert. Selbstverständlich können diese Betätigungseinrichtungen 40 aus
jeder anderen gleichwertigen Einrichtung bestehen, wie zum Beispiel
aus einem Zylinder, einem Schrauben-Mutter-System, einem Kugelgelenk,
einem gelenkig gelagerten Hebel, der beim Anlegen des Handhabungsgerätes an der
zur Aufnahme der Last bestimmten Werkzeugmaschine usw. automatisch
betätigt
wird.
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Die Öffnungen 32 des
Gitters 31 bestehen aus praktisch elliptischen Öffnungen 32,
die über
die gesamte Oberfläche
des Gitters 31 verteilt und gegenüber den Kugeln 23 angeordnet
sind. Es gibt also so viele Öffnungen 32 wie
Kugeln 23. Sie sind in Richtung der Horizontalverlagerung
Th des Gitters 31 parallel ausgerichtet und erstrecken
sich über
eine Länge,
die praktisch gleich dem Verlauf Ch des Gitters 31 ist.
Unter Bezugnahme auf 4 legt jede Öffnung 32 mindestens
eine erste Zone 32a fest, die zum Freilegen der Spitze einer
Kugel 23 angeordnet ist, eine zweite Zone 32b,
die zur Abdeckung der Kugel 23 angeordnet ist, und eine
Zwischenzone 32c, die angeordnet ist, um mit der Kugel 23 Hubeinrichtungen 50 auszubilden.
Die erste Zone 32a ist aus einem Halbkreis ausgebildet,
dessen Durchmesser zum Beispiel zwischen einschließlich 60
und 95% des Durchmessers der Kugeln 23 beträgt, um die Spitze
der Kugel 23 an der Oberfläche des Gitters 31 zu überschreiten.
Die zweite Zone 32b ist aus einem fast geschlossenen Kreis
mit einem Durchmesser ausgebildet, der kleiner als derjenige der
ersten Zone 32a ist, und zum Beispiel zwischen einschließlich 10 und
45% des Durchmessers der Kugeln 23 beträgt, um sie abzudecken und zu
arretieren. Diese zweite Zone 32b weist eine ergänzende Verriegelungsfunktion
auf, wobei die Spitze der Kugel 23 in dieser Zone festgehalten
wird. Durch diese Sicherheit wird die Arretierung der oberen Position
des Gitters 31 ermöglicht,
wobei die Rückkehr
in seine untere Position unter Bedienung des Handgriffes 41 in
umgekehrter Richtung erhalten wird. Die Zwischenzone 32c ist praktisch
elliptisch und erstreckt sich von der ersten Zone 32a zu
der zweiten Zone 32b, wobei sie sich verengt. Die zwei
Ränder
der Zwischenzone 32c weisen somit ein leicht gekrümmtes und
konvergierendes Profil auf, welches in Kombination mit dem kugelförmigen Profil
der Kugel 23 eine Hubrampe ausbildet. Die Neigungswinkel
von dieser Hubrampe und der Führungsnut 44 sind
gleichzeitig ausgewählt,
um die auf den Handgriff 41 auszuübende Betätigungskraft zu untersetzen,
die zum Beispiel 20 kg beträgt, um
eine Last von einer Tonne anzuheben.
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Die
Form der Öffnungen 32 und
der Rollenelemente 23 kann selbstverständlich in Abhängigkeit von
dem Gewicht der Last 1 variieren. Für schwerere Lasten wird man
zum Beispiel, wie durch 5A und 5B veranschaulicht,
doppeltkonische Rollen 24 und praktisch dreieckige Öffnungen 33 auswählen. Die
Rollen 24 sind fest mit Achsen verbunden, die in auf dem
Tisch 21 montierten Lagern geführt sind. Die doppeltkonischen
Rollen 24 weisen einen teilweise kugelförmigen Mittelteil und kegelstumpfförmige Seiten
auf, deren Profil mit demjenigen der V-förmigen Ränder der Zwischenzone 33c der Öffnungen 33 kompatibel
ist. Man findet die ersten und zweiten Zonen 33a und 33b wieder,
wobei die erste Zone 33a zum Beispiel aus einem halben
Sechseck ausgebildet ist.
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Es
ist klar zu erkennen, dass die Kugellagervorrichtung 10 gemäß der Erfindung
aus einer einfachen Konzeption und Kinematik hervorgegangen ist, und
auf Grund dieser Tatsache sowohl beim Kauf als auch bei der Wartung
wirtschaftlicher, weniger platzraubend und widerstandsfähiger ist.
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Die
Kugellagervorrichtung 10, wie sie beschrieben ist, kann
zum Kauf in Plattenform angeboten werden, um bereits im Einsatz
befindliche Handhabungsgeräte
auszurüsten,
oder dann auch in neue Handhabungsgeräte integriert werden. Aus diesem Grund
betrifft die Erfindung auch Handhabungsgeräte (nicht dargestellt), die
mit einer solchen Kugellagervorrichtung 10 ausgerüstet sind.