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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR SHIFTING LOADS AND FORCES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1992/000904
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to means for increasing the efficiency in shifting loads in accordance with the sliding stage basis described in European patent No. 0 155 235, e.g. by converting in the movement stage from surface to rolling friction. Fig. 2 shows a device similar to that of Fig. 1 in which the force (21) acting in an inclined manner against the load is supplemented by two forces (22 and 23) acting on the load (20) via rollers (24, 25). The simultaneous action of the forces (21, 22, 23) reduces the floor friction beneath the load during the forward movement. Thus the load-guiding diagonal line is shifted in direction (26) and the floor frictional resistance is reduced to a fraction of that in the sliding stage of Fig. 1.

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Inventors:
HIRMANN GEORG (CH)
Application Number:
PCT/CH1991/000147
Publication Date:
January 23, 1992
Filing Date:
July 09, 1991
Export Citation:
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Assignee:
HIRMANN GEORG (CH)
International Classes:
B62D57/00; B65G7/02; B65G35/00; (IPC1-7): B62D57/02; B65G7/02; B65G25/02; B65G35/00
Domestic Patent References:
WO1987007586A11987-12-17
Foreign References:
GB1391433A1975-04-23
EP0334460A21989-09-27
EP0155236A11985-09-18
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Verschieben von Lasten und Kräften vorwiegend mit Anwendung des AktivKeils , gekennzeichnet durch zusätzliche Mittel welche die technische Effizienz solcher Systeme erhöhen.
2. (Fig.
3. 14) 2 Vorrichtung zum Verschieben von Lasten und Kräften nach Patentanspruch 1 , gekennzeichnet durch gesteuerte Stützrollen. (Fig. 2 ,3 ,4) .
4. Vorrichtung zum Verschieben von Lasten und Kräften nach mindestens einem der vorgenannten Patentansprüche , gekennzeichnet durch Ueber setzungswalzen zischen AktivKeil und anzutreibendem Teil der Last. (Fig. 5 , 6 , 77.
5. Vorrichtung zum Verschieben von Lasten und Kräften nach mindestens einem der vorgenannten Patentansprüche , gekennzeichnet durch gegen¬ über den lasttragenden Förderbahnen gegensinnig angeordnete Förder¬ bahnen , um den Vorschschub von darüber festgespannten Lasten oder Ladehilfsmittel wie Trennwand , zu bewegen. (Fig . 9 , 10) .
6. Vorrichtung zum Verschieben von Lasten und Kräften nach mindestens'" einem der vorgenannten Patentansprüche , gekennzeichnet durch über die Förderbahn geführte elastische oder starre Zwischenlagen ,. um Lasten mit nichtebenen Auflageflächen fördern zu können. (Fig. 10).
7. Vorrichtung zum Verschieben von Lasten und Kräften nach mindestens einem der vorgenannten Patentansprüche , gekennzeichnet durch förder¬ bahnkompatible Ladevorrichtungen. (Fig . 11) .
8. Vorrichtung zum Verschieben von Lasten und Kräften nach mindestens einem der vorgenannten Patentansprüche , gekennzeichnet durch ein Zugelement dessen lastverschiebebahnparallele Bewegung über eine zur Bewegungsrichtung geneigte Stützbahn , bewegte und damit koaxial gekoppelte Rollen über einen AktivKeil , die Gleitschrittbewegung der Last bewirken. (Fig. 12).
9. Taktgesteuerte und über eine bahnparailele Kraft angetriebene Gleit¬ schrittFörderbahn nach Patentanspruch 1 , gekennzeichnet durch min¬ destens einen ein und ausschaltbaren Stützkeil. ( 188 ) .
10. Taktgesteuerte Förderbahn nach Patentansprüchen 1 und 8 , gekennzeich¬ net durch fühlerartig ausgebildete Stützkeilanschläge. ( 200 , 201) .
11. Taktgesteuerte Förderbahn nach Patentansprüchen 1 , 8 und 9 , gekenn¬ zeichnet durch mechanisch , elektrisch oder pneumatisch gesteuerte Stützkeilanschläge . ( 201 , 208).
Description:
Vorrichtung zum Verschieben von Lasten und Kräften

Den Erfindungsgegenstand bilden Mittel zur Erhöhung der Effizienz beim Ver¬ schieben der Lasten nach dem im Europäischen Patent Nr. 0 155 235 darge¬ stellten Grundsatz des Gleitschritts .

Der Gleitschritt entsteht , in dem man über eine zur Führungsbahn der Last geneigte Ebene eine reibungsarm geführte und bezüglich dieser Ebene senk¬ recht wirkende Kraft derart wirken lässt , dass aus dieser Kraft eine führungs- bahnparallele und eine führungsbahnentlastende Kraftkomponente entsteht , wo¬ durch der Reibungswiderstand an der Führungsbahn während der Wirkung der oben erwähnten Kraft auf einen Bruchteil des in der Ruhelage vorhandenen Rei¬ bungswiderstandes sinkt.

Ein wesentliches Merkmal der Lastverschiebung über den Gleitschritt , ist die getaktete binäre Bewegungsfor , die aus Bewegung und Stillstand beim Energieabschalten , einen Stillstand der Last mit genau berechenbarer Positio¬ nierungsgenauigkeit ergibt. Diese Möglichkeit besteht ebenfalls bei einem kontinuierlichen Gleitschritt , welcher durch die Folge Schaltung zweier in Gegentakt aktivierten Gleitschrittsysteme entstehen kann.

Die Darstellungen zeigen drei Möglichkeiten um den Reibungswiderstand an der Lastführungsbahn während der Lastverschiebung noch mehr zu vermindern , wodurch der Energiebedarf auf einen weiteren Bruchteil verringert werden kann , nämlich: durch Umschalten in der Bewegungsphase von einer Flächen- Haftreibung auf

Rollreibung ( Fig. 2 , 3 ,4) , durch Schrittübersetzung durch Walzen (Fig . 5 , 6 , 7) durch Relativbewegung an zwei Keilbahnen (Fig. 12- 15) .

Das Verschieben von Lasten und Kräften mit dem "Aktiv- Keil " , wie Fig . 1 zeigt , ist bereits Stand der Technik .

Aus der , über die - vorzugsweise - rollende Lagerung 1 , auf die gegenüber der horizontalen Bodenebene 2 geneigte Keilflanke 3 , wirkende Kraft 4 , teilt sich auf eine lastabhebende 5 und eine lastverschiebende 6 Kraftkomponente.

Nachdem der Winkel 7 des Aktiv-Keils 8 so gewählt wird , dass der Reibungs¬ koeffizient an der Lagerstelie 1 kleiner ist als die Tangente des Keilwinkels 7 , ist das Keüge triebe an dieser Stelle nicht selbsthemmend , d. h. die Last 8 kann in der gezeichneten Lage nicht gehoben , sondern nur verschoben werden. Die notwendige Kraft 4 , um die Äquivalenz des Reibungswiderstandes auf der horizontalen Bodenebene zu erreichen , muss die Kraft 4 eine bestimmte Grosse erreichen.

Zur grafischen Ermittlung der notwendigen Kraft 4 , trägt man das Gewicht grössenpro portional durch den Schwerpunkt gehend auf , deren Grosse in der Darstellung der gleichgerichteten Summe der Kräfte 5 und 9 = L entspricht. Man trägt ferner den Reibungswiderstand 10 ( L ■ M D ) für die Ruhelage , sowie das der Last entsprechende Vektordiagramm auf. Die Seitenlänge 11 ergibt die Maximalgrösse der Schubkomponente.

Zur Bestimmung des Schubbeginns teilt man die Last durch die Diagonalver¬ bindung 12 in eine als Bodenlast verbleibende 9 und in eine vom Aktiv-Keil getragene 5 Komponente . Das zur Kraftkomponente 5 gehörende Vektordiagramm ergibt die zur 'Äquivalenz der Schub- und Widerstandskräfte notwendige Kraft. F 4 =_____

COS d<

Zur Ueberwindung der Rückstellkraft 13 , der Feder 14 , kann zusätzlich horizon¬ tal addiert 14 und auf 4 projiziert werden. Damit erhöht sich die notwendige

Grosse der Kraft 4. F4 = F55. _ + F 3 . cos θ( si öt'

Eine weitere geringfügige Erhöhung von F überwindet den Reibungs widerstand an der Lagerstelle 1 . Die verbleibende Schubkomponente 14 bewirkt die Ver¬ schiebung der Last und ergibt deren maximale Grosse zur Beschleunigung der Last.

(Das beschriebene Phänomen "Gleitschritt" wurde vom Erfinder erstmals in der BRD an einer Fachhochschule gelehrt. )

Die vorliegende Neuerung bezweckt die weitere Erhöhung der technischen und wirtschaftlichen Effizienz der Anwendung des "Aktiv-Keils " zum Verschieben von Lasten und Kräften.

Solche Keilschub-Antriebe können bodenseitig wie Fig . 1 und die anderen Dar ¬ stellungen zeigen , oder lastseitig angewendet werden.

Fig . 2 zeigt eine Fig . 1 ähnliche Vorrichtung , bei der zur geneigt gegen die Last wirkende Kraft 21 zusätzlich zwei Kräfte 22 und 23 , über Rollen 24 , 25 gegen die Last 20 wirken. Die simultane Wirkung der Kräfte 21 , 22 , 23 verrin¬ gert während dem Vorschub die Bodenreibung unter der Last. Dadurch wird die lastleitende Diagonallinie in Richtung 26 verschoben und der Bodenrei¬ bung swiderstand gegenüber dem Gleitschritt nach Fig . 1 , auf einen Bruchteil dessen verringert.

Fig . 3 zeigt eine Vorrichtung nach Fig. 2 , bei der beispielsweise durch eine Schlauchzelle 30 gleichzeitig die Rollen 31 , 32 und die den Aktiv-Keil bewe¬ gende Rolle 47 gegen die Last wirken und diese in Richtung 33 schrittweise verschieben.

Fig. 4 zeigt die Verschiebung eines stabförmigen Körpers 40 in der Ruhelage , der durch Feder 41 , über Rollen 42 ,43 auf die Führungs flächen 44 angedrückt ist. Der Vorschubteil der Vorrichtung entspricht Fig . 3 mit dem Unterschied , dass die Kraftzellen für die Rollen 45 ,46 und für den Aktiv-Keil getrennt an¬ steuerbar sind.

Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Verschiebung der Last 50 , bestehend aus zwei über Schwenkarme 51 , 52 geführten Walzen (Rollen) , weiche mit ihrem grösseren Durchmesser sich beim Vorschub gegen die Last stützen und mit ihrem kleineren Durchmesser an der Führungs fläche des Aktiv-Keils 55 an¬ liegen.

Als Beispiel für eine umkehrbare Bewegungsrichtung ist der zwischen Zentrier¬ federn 56 und 57 gehaltene Aktiv-Keil mit entgegengesetzten Keilflächen 58 , 59 versehen. Die Bewegungsrichtung kann durch die relative Verschiebung des Keil-Scheitelpunktes gegenüber der Rolle der Kraftzelle 61 geändert werden.

Fig. 6 zeigt eine Antriebsvorrichtung ähnlicher Funktionsweise , bei der die an der Welle 65 festmontierten Reibrollen 66 , 67 und die Antriebsrolle 68 über die Schwenkarme 70 , 71 an Lagerachse 69 geführt und über den Aktiv- Keil 72 ange¬ trieben werden. Der Aktiv- Keil ist hier nur symbolisch dargestellt.

Solche Vorrichtungen werden vorwiegend zum Beschleunigen von aufliegenden Lasten oder fahrenden Objekten verwendet.-

Fig. 7 zeigt eine Anwendungsform des Antriebsprinzips von Fig. 6 , beispiels¬ weise für hand- oder fuss betätigte Paketsortier- Weichen .

Fig. 8 zeigt den direkten Tangentialantrieb eines Rades 80 über den Aktiv-Keil .

Fig . 8 zeigt einen über Schubstange 90 und Stützfläche 91 bewegten Aktiv-Keil 92 , weicher bei einer auf die Schubstange wirkenden Kraft die Last 94 in Richtung 95 bewegt. Die koaxial angeordneten Rollen 96 sind durch geeignete Aussparungen entweder auf dem Aktiv- Keil oder auf der Stützfläche anliegend. Auf ähnliche Art können auch Rollen gegen die Last gepresst werden .

Fig. 9 zeigt eine aus mehreren Förderbahnen 100 , 101 , 102 , 103 zusammenge¬ baute Fördervorrichtung. Der innere Aufbau der einzelnen Förderbahnen be¬ steht aus einer Mehrfachanordnung von Gleitschrittelementen wie Fig. 1.

Eine besondere Eigenschaft der Gleitschrittförderbahnsn ist , dass sie auch auf die Ladefläche gespannte Lasten bewegen können , sofern die Befestigungs¬ mittel eine geringfügige Dehnbarkeit aufweisen. Für das Synchronbewegen der Spanneiemente werden gegenüber den lastbewegenden Förderbahnen gegen- sinnig angeordnete Förderbahne n l 04 , 105 eingebaut.

Die Figur 9 zeigt eine an den festen Teilen der Förderfläche 106 , über Bänder 107 , 108 und Spannelemente 109 , 110 festgezurrte Last , welche sich bei Syn¬ chronbewegung aller Förderbahnen in der vorbestimmten Richtung schrittweise bewegen lässt.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Ein- und Ausladen von Fluggepäck. Ueber eine Fig . 10 ähnliche Förderfläche 120 wird hier eine bewegbare Last¬ stützwand 121 gespannt und wie bei Fig . 10 beschrieben bewegt. Zur Seiten¬ führung des Gepäcks können schräggestellte Förderflächen 122 eingebaut werden, (nur einseitig dargestellt)

Um eventuelle Störungen , infolge unregelmässiger Form der Gepäckauflage¬ flächen , zu veemeiden , kann über die Förderfläche ein zusätzliches Auflage¬ band 123 , Auflageplatte 124 , wie auch einzelne Platten oder Paletten aufge¬ legt und mitbewegt werden.

Um das Ein- und Ausladen des Gepäcks weiter zu vereinfachen , kann eine mit den flugzeuginternen Förderbahnen kompatible Hubladeeinrichtung angewendet werden.

Fig. 11 zeigt eine solche Hubladeeinrichtung 125 mit der Markierung 126. Sofern sich der Ladekorb 127 in einer mit den internen Förderbahnen 128 , 129 übereinstimmenden Position befindet , kann das Abladen oder Uebemehmen des Gepäcks schrittweise erfolgen.

Der Ladekorb kann als einfaches Trägerelement als Sammelgebinde oder Con¬ tainer vorgesehen werden. In einem solchen Fall kann auf die seitlich ange¬ ordneten Förderbahnen verzichtet werden.

Fig. 12 zeigt eine mittels Zugelement 140 betätigte Lastvorschubvorrichtung , bei der eine Bewegung in Richtung 141 , die damit über Achse 142 gekoppelten Rollen 143 und 144 , über die Stützbahn 145 hochziehend , eine über Rollen 146 , 147 wirkende Kraft 148 auf die untere Lauffläche des Aktivkeils 149 aus¬ üben und durch deren Wirkung die Last 150 nach dem Gleitschrittverfahren in Richtung 151 verschieben. Die Rückstellung der bewegten Teile in die Aus¬ gangslage ist nicht dargestellt. Das Zugelement 140 kann wahlweise oder simultan durch ein Hebelsystem , Fusspedal , Seilzug (Bowdenzug) , hydrauli¬ schen oder pneumatischen Arbeits Zylinder betätigt werden. Das dargestellte Ausführungsbeispiel wird zum Umladen von Flugcontainern vom Containerdolly (ohne eigenes Antriebssystem) auf die angetriebenen Rollen eines Transporters mit einem vom Transporter her, beispielsweise hydraulisch , bewegte n Zug¬ haken 152 , empfohlen.

Aehnliche Vorrichtungen können grundsätzlich in beliebiger Länge durch die Mehrfachanordnung der dargestellten Vorrichtung , an einem gemeinsamen Zug¬ element aufgebaut werden.

Durch die symmetrische Anordnung der Stützflächen kann eine reversierbare Vorrichtung aufgebaut werden.

Fig . 13 zeigt eine Gesamtansicht des Container- Umschlagsystems nach Fig. 12 in symbolischer Darstellung . Ersichtlich sind die gegenseitig ange¬ ordneten Lastvorschubvorrichtungen 160 und 161 , wovon stets die dem Trans¬ porter 163 zugewandte Einrichtung benützt wird. Ersichtlich ist ebenfalls der Zughaken 164 , der nach dem Anfahren an die Dollykante angehängt und impulsweise betätigt wird.

Der Einzelschlitten ist in Fig . 14 dargestellt. Die an der Gleitbahn 171 auf¬ liegende Last 172 liegt in der ruhenden Anfangsphase über dem als Aktivkeil ausgebildeten Schlitten 173 , der über Rollen 174 und 175 in derkaiottenartigen Führung 176 der Gleitbahn , mit einem vertikalen Spielraum derart geführt ist , dass dieser in der Ruhelage die Last nicht berührt. Der Schlitten ist ferner durch Feder 179 gegen Anschlag 180 gespannt. Der Vorschubschritt erfolgt durch die beispielsweise über Zugstab 181 wirkende Kraft 182 , welche aus den vorzugsweise koaxial angeordneten Rollen 185 , 186 , 187 , die Rolle 186 über den Stützkeil 188 hinaufrollen lässt , wodurch die Rollen 185 und 187 zuerst gegen den Schlitten 173 und folgend gegen die Last 172 spannt und beim weiteren Bewegen des Zugstabes 181 , die Last mit verminderter Boden¬ reibung gegen Feder 179 , nach dem bereits bekannten Gleitschrittverfahren , in Richtung 190 verschiebt.

Danach erfolgt die Rückstellung des Zugstabes in die Ausgangsposition , wo¬ mit auch der Schlitten 173 , durch Federkraft in die Ausgangsposition zu¬ rückkehrt.

Damit die Vorschubbewegung des Schlittens von der Taktbewegung des Schub¬ stabes unabhängig schaltbar wird , kann der Stützkeil gelenkig über Achse 192 befestigt und durch beispielsweise wippenförmigen Anschlag 193 unter¬ stützt werden. Der Anschlag kann vor Beginn des Vorschubtaktes unbelastet ausgeklinkt werden. Bei ausgeklinktem Anschlag weicht der Stützkeil nach unten aus un der Lastvorschub kann trotz Schubstabbewegung nicht statt-

finden. Die Rückstellung des Stützkeiles erfolgt durch die Feder 196 gegen Anschlag 197 , wonach der Anschlag 193 wieder eingeschwenkt werden kann oder durch Feder 198 automatisch eingeschwenkt wird.

Solche Schaltvorrichtungen werden insbesondere bei der Mehrfachanordnung der Vorschubs chiitten , wie Fig. 15 zeigt , angewendet. Die Darstellung zeigt eine modular aufgebaute Stauförderbahn welche ermöglicht , unregelmässig zugeführte Lasten mit Zwischenraum anzureihen. Um die nachfolgenden Schlitten nach den Leerplätzen zu aktivieren , werden die vorgehend beschrie¬ benen , beispielsweise wippenartigen Anschläge , hier als Fühler 200 , 201 ausgebildet. Das Bild zeigt den durch den Leerplatz 202 aktivierten Schlitten 203 , ferner den durch den hinuntergedrückten Fühler 201 passivierten Schlitten 204. Beim darauffolgenden Takt des hier nur angedeuteten Schub¬ stabes 205 erfolgt das Vorschieben der Last 206. Eine elektrische Steuerung eines Anschlags 207 kann beispielsweise über Solenoid 208 erfolgen.

Der Schub- oder Druckstab kann auf weitere Arten bewegt werden , wie Arbeits¬ zylinder , Magnet , Handhebel oder Fusspedal.

Eine stilkonforme Art der Schubstangenbewegung ist mit einer Aktivkeilbe¬ tätigung 209 angedeutet.

Die Figuren zeigen:

Fig . 1 Verschieben von Lasten und Kräften mit dem "Aktiv-Keil" .

Fig. 2 Vorrichtung bei der zur geneigt gegen die Last wirkende Kraft , zusätzlich zwei Kräfte über Rollen gegen die Last wirken.

Fig . 3 Eine Vorrichtung bei der durch eine Schlauchzelle gleichzeitig die Rollen und der Aktiv-Keil gegen die Last wirken.

Fig . 4 Die Verschiebung eines stabförmigen Körpers .

Fig. 5 Eine Vorrichtung zur Verschiebung der Last , über Schwenkarme geführte Walzen (Rollen) .

Fig . 6 Antriebsvorτichtung ähnlicher Funktionsweise .

Fig . 7 Anwendungsform des Antriebsprinzips .

Fig. 8 Einen über Schubstange und Stützfläche bewegten Aktiv- Keil .

Fig. 9 Eine Fördereinrichtung mit mehreren Förderbahnen.

Fir. 10 Eine Fördereinrichtung mit gegenseitig angeordneten Förderbahnen.

Fig . 11 Eine Hubladeeinrichtung für Fluggepäck .

Fig . 12 Einen über Zugelement und Stützfläche bewegten Aktiv-Keil.

Fig. 13 Ein Container- Umladesystem .

Fig . 14 Einen Einzelschlitten.

Fig. 15 Eine modular aufgebaute Stauförderbahn.