DE20002514U1

DE20002514U1 - Hebevorrichtung

Info

Publication number: DE20002514U1
Application number: DE20002514U
Authority: DE
Original assignee: Hiller and Lutz GmbH and Co KG
Current assignee: Hiller and Lutz GmbH and Co KG
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-02-12
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2010-02-13
Also published as: DE19960654A1

Description

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Patentanwälte

European Patent* and Trademark Attorneys

HILLER + LUTZ GmbH + Co.

Maulbronner Straße 74

75443 Oetisheim Hebevorrichtung

STUTTGART

Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Eckhard Wolf* Dr. rer. nat. Dipl.-Phys. Johannes Lutz* Dr. rer. nat. Dipl.-Phys. Thomas Pfiz*

BADEN-BADEN

Dr. rer. nat. Dipl.-Phys. Thilo Corts

Zustelladresse:
Hauptmannsreute 93 D-70193 Stuttgart

Telefon 0711 - 187760 Telefax 0711 - 187765

A 15 940

11.02.00

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Büro Baden-Baden: reppflIÄs*traße*W· D-'7653O Badtti-Batf&i -T51efoh*072n-3852tr· Telefax 07221-38525

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Hebevorrichtung Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Hebevorrichtung zur positionsgenauen Hubbewegung von blockförmigen Schwerlasten, insbesondere Umformwerkzeugen.

Zum Umformen von großen Preßteilen, beispielsweise Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen werden entsprechend dimensionierte und damit auch schwere Umformwerkzeuge benötigt, die an einer Trennebene formschlüssig miteinander in Eingriff bringbar sind. Bei der Herstellung solcher Werkzeuge müssen die Werkzeughälften zur Konturbearbeitung wiederholt getrennt und zusammengefügt werden. Um dabei ein Verklemmen zu verhindern, ist eine besonders hohe Bewegungsgenauigkeit erforderlich. Bisher wurden bei der Herstellung von solchen blockförmigen Großwerkzeugen Krananlagen eingesetzt, um die obere Werkzeughälfte hängend abzuheben. Als nachteilig hat sich dabei herausgestellt, daß aufgrund des geringen Genauigkeitsverhaltens der Lastaufnahme die Werkzeughälften häufig durch mühsames Nachrichten voneinander getrennt werden müssen.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hebevorrichtung für Schwerlasten anzugeben, die mit hoher Genauigkeit arbeitet und dabei eine einfache Handhabung gewährleistet. Insbesondere soll eine paßgenaue Schließ- und Trennbewegung bei der Bearbeitung von Umformwerkzeugen ermöglicht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Schutzanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Last an mehreren Angriffspunkten über ein Hubwerk unter synchroner Übertragung einer Hubbewegung statisch bestimmt aufzunehmen. Dementsprechend werden erfindungsgemäß ein in einem Säulengestell geführter Hubstößel zur Aufnahme der Schwerlast, mehrere zwischen dem Säulengestell und dem Hubstößel angeordnete, elektromotorisch arbeitende Vertikalantriebe und eine Synchronisiereinrichtung zur Synchronisierung der Vertikalbewegung der Vertikalantriebe vorgeschlagen.

Eine besonders leichtgängige und spielfreie Bewegung wird bevorzugt dadurch ermöglicht, daß die Vertikalantriebe jeweils einen über eine Spindelmutter an dem Hubstößel angreifenden, vorzugsweise als Kugelgewindetrieb ausgebildeten Gewindespindeltrieb aufweisen. Um die erforderliche Antriebskraft aufzubringen, können die Vertikalantriebe jeweils einen gesondert angesteuerten, an dem Säulengestell drehfest abgestützten, vorzugsweise als Drehstrom-Asynchronmotor ausgebildeten Elektromotor aufweisen.

Um auch bei einer eventuellen Oberflächenneigung der aufzunehmenden Last eine exakte Hubbewegung ausführen zu können, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Ausrichtung des Hubstößels bezüglich der Hubrichtung durch gesonderte Nullpunktfestlegung der Vertikalantriebe einstellbar ist.

Eine besonders einfache Ankopplung sieht vor, daß der Hubstößel lose unter Schwerkrafteinfluß auf einem die Hubbewegung übertragenden Kupplungsglied der Vertikalantriebe aufliegt. Im Hinblick auf einen Toleranzausgleich ist es vorteilhaft, wenn der Hubstößel mit seiner Unterseite über jeweils eine lose Zwischenhülse formschlüssig auf einer kalottenförmigen oberen Stirnfläche der Spindelmuttern der Gewindespindeltriebe aufliegt. Dabei ist es günstig, wenn die Anlagestellung des Hubstößels auf den Kupplungsgliedern durch jeweils einen vorzugsweise berührungslos arbeitenden Nähe-

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rungsschalter erfaßt wird, wobei beim Verlassen der Anlagestellung alle Vertikalantriebe zugleich abgeschaltet werden.

Vorteilhafterweise greifen die Gewindespindeln der Gewindespindeltriebe unter Freihaltung eines Ringraums durch vertikale Durchbrüche des Hubstößels hindurch. Dabei können die Vertikalantriebe über jeweils ein Pendellager gegenüber der Vertikalen begrenzt schwenkbar an dem Säulengestell abgestützt sein, so daß Neigungstoleranzen ausgeglichen werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Synchronisiereinrichtung für jeden Vertikalantrieb einen zugeordneten Positionssensor zur Bestimmung der Hubposition aufweist. Eine besonders genaue und zugleich baulich einfache Ausführung sieht vor, daß die Synchronisiereinrichtung einen mit der Abtriebswelle des Elektromotors oder der Gewindespindel gekoppelten Winkelgeber, vorzugsweise eine inkrementale Glasstrichscheibe zur mittelbaren Positionsbestimmung der Spindelmutter aufweist. Um eine verkantungsfreie Hubbewegung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Synchronisiereinrichtung eine mit den Ausgangssignalen der Positionssensoren beaufschlagbare Regeleinheit zur hubsynchronen Ansteuerung der Vertikalantriebe aufweist. Dabei kann die Synchronisiereinrichtung so ausgebildet sein, daß die Vorschubgeschwindigkeit eines der Vertikalantriebe als Führungsgröße erfaßt und die Vorschubgeschwindigkeit der anderen Vertikalantriebe entsprechend nachgeregelt wird.

Um ein seitliches Ausweichen quer zur Hubrichtung zu verhindern, kann das Säulengestell eine vorzugsweise durch Gleitleisten gebildete Vertikalführung zur einseitigen Anlage des Hubstößels aufweisen.

Ein statisch vorteilhafter Aufbau sieht vor, daß das Säulengestell vier rechteckig angeordnete, durch Querstreben verbundene, vorzugsweise durch

Profilträgerstücke gebildete Vertikalstützen aufweist, und daß im Bereich der Vertikalstützen jeweils ein Vertikalantrieb angeordnet ist.

Zur Vereinfachung der Lastaufnahme können an der Unterseite des Hubstößels vorzugsweise durch Formschlußelemente gebildete Verbindungsmittel zur lösbaren Aufhängung der Schwerlast angeordnet sein.

Eine weitere Handhabungsvereinfachung wird durch einen vorzugsweise auf Schienen in das Säulengestell einfahrbaren Transportwagen zur Aufnahme der Schwerlast erreicht, wobei an dem Säulengestell Anschläge zur Festlegung der Endstellung des Transportwagens angeordnet sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
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Fig. 1 eine Hebevorrichtung für das Oberteil eines Umformwerkzeugs

in einer Seitenansicht;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Hebevorrichtung nach Fig. 1 bei ausgefahrenem Transportschlitten;

Fig. 3 einen Kugelgewindetrieb der Hebevorrichtung in Anlage mit einem Hubstößel in einem ausschnittsweisen Vertikalschnitt; und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Synchronisiereinrichtung der Hebevorrichtung.

Die in der Zeichnung dargestellte Hebevorrichtung dient zum wiederholten paßgenauen Anheben und Absenken des Oberteils 10 eines schweren zweiteiligen Hohlwerkzeugs 12. Die Hebevorrichtung besteht im wesentlichen aus einem im Querschnitt rechteckigen Säulengestell 14, einem darin

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geführten Hubstößel 16 zur Aufnahme der Werkzeugoberteils 10, vier in den Eckbereichen des Säulengestells 14 angeordneten Vertikalantrieben 18 sowie einer Synchronisiereinrichtung 20 zur Synchronisierung der Vertikalantriebe 18.
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Die Vertikalantriebe 18 umfassen jeweils einen Kugelgewindetrieb 22, auf dessen mittels zugeordnetem Elektromotor 24 angetriebener Gewindespindel 26 eine mit einem Kugelumlenksystem versehene Spindelmutter 28 längslaufend angeordnet ist. Die Gewindespindeln 26 sind im Bereich ihres oberen, mit der Abtriebswelle des Elektromotors 24 gekoppelten Ende über ein Pendellager 30 begrenzt schwenkbar an dem Säulengestell 14 abgestützt und ragen von dort durch seitliche Ausleger 32 des Hubstößels 16 hindurch frei nach unten. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, weisen die Ausleger 32 jeweils einen Durchbruch 34 für den Durchtritt der Gewindespindel 26 auf, wobei ein freigehaltener Ringraum 36 ein begrenztes Schwenkspiel erlaubt.

Der Hubstößel 16 liegt unter Schwerkrafteinwirkung kraftschlüssig auf den Spindelmuttern 28 auf. Um auch bei einer Neigungslage des Hubstößels 16 gegenüber der Vertikalen eine stabile Auflage zu gewährleisten, weisen die Spindelmuttern 18 eine kalottenförmige obere Stirnfläche 38 auf, die über eine komplementär geformte lose Zwischenhülse 40 mit der zugewandten unteren Auflagefläche 42 der Ausleger 32 in Eingriff kommt. Die Anlagestellung läßt sich mittels jeweils eines in den Auslegern 32 angeordneten induktiven Näherungsschalters 44 erfassen, der bei Freikommen der Zwischenhülse 40 ein Schaltsignal abgibt.

Zur hubsynchronen Ansteuerung der Vertikalantriebe 18 weist die Synchronisiereinrichtung 20 eine Regeleinheit 46 auf, die eingangsseitig mit den Vertikalantrieben einzeln zugeordneten Positionssensoren 48 verbunden ist und ausgangsseitig den als Drehstrom-Asynchronmotor ausgebildeten Elek-

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tromotoren 24 geeignete Stellsignale zuführt (Fig. 4). Die Positionssensoren 48 sind durch Glasstrichscheiben gebildet, die auf der Abtriebswelle des zugehörigen Elektromotors 24 sitzen. Durch die inkrementale Erfassung der jeweiligen Drehstellung lassen sich somit bei gleicher Steigung der Gewindespindeln 26 die relativen Hublagen der Spindelmuttern 28 auf einfache Weise bestimmen.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, besteht das Säulengestell 14 aus vier rechteckförmig angeordneten, durch Profilträgerstücke gebildeten Vertikaistützen 50, die durch Querstreben 52 starr miteinander verbunden sind. Zur Vertikalführung des Hubstößels 16 sind an zwei der Vertikalstützen 50 vertikal verlaufende Gleitleisten 54 angeordnet, die seitlich gegen die benachbarten Ausleger 32 des Hubstößels 16 anliegen. Dadurch kann der Hubstößel 16 eine Neigungsstellung einnehmen, während er quer zur Hubrichtung verschiebefest gehalten ist.

Das Umformwerkzeug 12 kann auf einem Transportwagen 56 in das Säulengestell 14 ein- bzw. ausgefahren werden. Der Transportwagen 56 ist auf Rollen 58 in Schienen 60 geführt und läßt sich in der vorgesehenen Arbeits-Stellung über Anschläge 62 in dem Säulengestell 14 exakt positionieren. Zur hängenden Aufnahme des Werkzeugoberteils 10 sind an der Unterseite des Hubstößels 16 querlaufende Nutenleisten 64 als Formschlußelemente für den Eingriff von nicht gezeigten, mit dem Werkzeugoberteil 10 verbundenen Spannpratzen vorgesehen. Entsprechend läßt sich das Werkzeugunterteil 11 in Nutenleisten 66 auf dem Transportwagen 56 lagesicher befestigen.

Um das Umformwerkzeug 12 zur Bearbeitung der Formkontur trennen zu können, läßt sich der Hubstößel 16 durch entsprechende Nullpunktfestlegung der Vertikalantriebe 18 gegebenenfalls mit entsprechender Neigung parallel zur Werkzeugoberseite ausrichten. Anschließend kann das Werkzeugoberteil 10 verkantungsfrei abgehoben werden, indem die Hubge-

schwindigkeit eines der Vertikalantriebe 18 über den zugehörigen Sensor 48 als Führungsgröße erfaßt wird und die Hubgeschwindigkeit der anderen Vertikalantriebe 18 mittels der Regeleinheit 46 entsprechend eingeregelt wird. Beim Absenken des Hubstößels 16 wird die Anlagestellung des Werkzeugoberteils 10 erkannt, sobald eine der Spindelmuttern 28 von der Auflagefläche 42 abhebt und der zugeordnete Näherungsschalter 44 ein Signal abgibt. In diesem Moment werden mittels der Regeleinheit 46 alle Elektromotren 24 abgeschaltet und dadurch der Hubstößel 16 in seiner Endposition gehalten.

Claims

1. Hebevorrichtung zur positionsgenauen Hubbewegung von blockförmigen Schwerlasten (12), insbesondere Umformwerkzeugen, mit einem in einem Säulengestell (14) geführten Hubstößel (16) zur Aufnahme der Schwerlast, mehreren zwischen dem Säulengestell (14) und dem Hubstößel (16) angeordneten, elektromotorisch arbeitenden Vertikalantrieben (18) und einer Synchronisiereinrichtung (20) zur Synchronisierung der Vertikalbewegung der Vertikalantriebe (18).

2. Hebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalantriebe (18) jeweils einen über eine Spindelmutter (28) an dem Hubstößel (16) angreifenden, vorzugsweise als Kugelgewindetrieb ausgebildeten Gewindespindeltrieb (22) aufweisen.

3. Hebevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalantriebe (18) jeweils einen gesondert angesteuerten, an dem Säulengestell (14) drehfest abgestützten, vorzugsweise als Drehstrom-Asynchronmotor ausgebildeten Elektromotor (24) aufweisen.

4. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung des Hubstößels (16) bezüglich der Hubrichtung durch gesonderte Nullpunktfestlegung der Vertikalantriebe (18) einstellbar ist.

5. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubstößel (16) lose unter Schwerkrafteinfluß auf einem die Hubbewegung übertragenden Kupplungsglied (28) der Vertikalantriebe (18) aufliegt.

6. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubstößel (16) mit seiner Unterseite über jeweils eine lose Zwischenhülse (40) formschlüssig auf einer kalottenförmigen oberen Stirnfläche (38) der Spindelmuttern (28) der Gewindespindeltriebe (22) aufliegt.

7. Hebevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagestellung des Hubstößels (16) auf den Kupplungsgliedern (28) durch jeweils einen vorzugsweise berührungslos arbeitenden Näherungsschalter (44) erfaßbar ist, wobei beim Verlassen der Anlagestellung alle Vertikalantriebe (18) zugleich abschaltbar sind.

8. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindeln (26) der Gewindespindeltriebe (22) unter Freihaltung eines Ringraums (36) durch vertikale Durchbrüche (34) des Hubstößels (16) hindurchgreifen.

9. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalantriebe (18) über jeweils ein Pendellager (30) gegenüber der Vertikalen begrenzt schwenkbar an dem Säulengestell (14) abgestützt sind.

10. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung (20) für jeden Vertikalantrieb (18) einen zugeordneten Positionssensor (48) zur Bestimmung der Hubposition aufweist.

11. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung (20) einen mit der Abtriebswelle des Elektromotors (24) oder der Gewindespindel (26) gekoppelten Winkelgeber (48), vorzugsweise eine inkrementale Glasstrichscheibe zur mittelbaren Positionsbestimmung der Spindelmutter (28) aufweist.

12. Hebevorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung (20) eine mit den Ausgangssignalen der Positionssensoren (48) beaufschlagbare Regeleinheit (46) zur hubsynchronen Ansteuerung der Vertikalantriebe (18) aufweist.

13. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung (20) die Vorschubgeschwindigkeit eines der Vertikalantriebe (18) als Führungsgröße erfaßt und die Vorschubgeschwindigkeit der anderen Vertikalantriebe (18) entsprechend nachregelt.

14. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Säulengestell (14) eine vorzugsweise durch Gleitleisten gebildete Vertikalführung (54) zur einseitigen Anlage des Hubstößels (16) aufweist.

15. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Säulengestell (14) vier rechteckig angeordnete, durch Querstreben (52) verbundene, vorzugsweise durch Profilträgerstücke gebildete Vertikalstützen (50) aufweist, und daß im Bereich der Vertikalstützen (50) jeweils ein Vertikalantrieb (18) angeordnet ist.

16. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Hubstößels (16) vorzugsweise durch Formschlußelemente gebildete Verbindungsmittel (64) zur lösbaren Aufhängung der Schwerlast angeordnet sind.

17. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise auf Schienen (60) in das Säulengestell (14) einfahrbaren Transportwagen (56) zur Aufnahme der Schwerlast, wobei an dem Säulengestell (14) Anschläge (62) zur Festlegung der Beladestellung des Transportwagens (56) angeordnet sind.