BRPI0614238A2 - lança dobrável - Google Patents

Abstract

LANçA DOBRáVEL. A invenção refere-se a uma lança dobrável como lança de guindaste, bomba de concreto, suporte de câmera, poste de holofotes e semelhantes estruturas esguias, de ampla extensão, com vários elementos (10, 20, 30 ..) dobráveis em torno de eixos paralelos entre si, que podem ser dobrados por meio de atuadores (15, 13, 25, 23, ...) em torno dos eixos e fixados em ao menos uma posição. A invenção é caracterizada pelo fato de que os distintos elementos (10, 20, 30, ...) da lança estão unidos articuladamente entre si por peças intermediárias (50, 60, 70), e sendo que os atuadores (15, 13, 25, 23, ...) engatam, em uma extremidade, em uma peça intermediária e, na outra extremidade, em um elemento a ela vizinho.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LANÇA DO-BRÁVEL".

A presente invenção refere-se a lanças de guindaste dobráveis,a bombas de concreto, suportes de câmera, postes de holofotes e seme-Ihantes estruturas esguias, porém de ampla extensão, que são montadas emgeral em caminhões, seus reboques ou vagões de estrada de ferro.

Tais estruturas, a seguir sumariamente chamadas apenas de"lanças", devem, de um lado, apresentar uma grande amplitude de alcance,uma elevada capacidade de carga na maioria dos casos (lança de guindas-te), mas também, de outro lado, devem ser leves, para que os veículos queas portam também possam ser empregados em locais de obras e em soloscom pouca capacidade de carga, e devem assim poder ser dobradas tãopequenas quanto possível que possam ser movidas no trânsito usual, semserem consideradas transporte especial.

Dispositivos conhecidos desse tipo apresentam segmentos do-bráveis em ziguezague em torno de eixos se estendendo respectivamenteparalelos entre si, em que essencialmente paralelas aos distintos elementosno estado estirado estão dispostas unidades de pistão-cilindro hidráulicas,que retêm na respectivamente posição mútua desejada os distintos elemen-tos que são continuamente solicitados em flexão.

Esses dispositivos apresentam então algumas desvantagens,que são bem-claramente inerentes à cinemática em série empregada: Parapoderem ser dobrados, os distintos elementos precisam ser executados cur-vados, isto é, também no estado estirado há uma disposição especificamen-te dobrada, que tem por conseqüência uma curva de força igualmente do-brada, com o que os distintos elementos ém função da respectiva alavancade carga são nitidamente mais acentuadamente solicitados do que seria ocaso com uma disposição estirada.

A isso acresce ainda o fato de que para o emprego visado sealmeja um perfil com seção transversal tão grande quanto possível, quepossa pelo maior momento de inércia superficial transmitir momentos maio-res, mas que, no estado dobrado, sejam necessárias seções transversaistão pequenas quanto possível, para poderem ser mantidos os mencionadoslimites geométricos.

A invenção tem por objetivo prover uma lança, que não apresen-te as desvantagens mencionadas e que disponha especialmente com pe-quena massa de grande resistência e, não obstante, seja dobrável em míni-mo espaço.

De acordo com a invenção, esses objetivos são alcançados pelofato de que os distintos elementos da lança estão articuladamente unidosentre si por peças intermediárias, e que estão previstos atuadores, que deum lado engatam nas peças intermediárias e de outro lado nos elementos.

Por atuadores se entendem nesta descrição e nas reivindica-ções dispositivos como unidades de pistão-cilindro hidráulicas ou pneumáti-cas, mas também podem ser dispositivos de ajuste elétricos, como aciona-mentos de fuso-porca ou, quando são transmitidas forças de tração, reaistambém elementos de tração, como cabos, cintas ou correntes.

Pela medida de acordo com a invenção, os distintos elementosestão unidos entre si pivotavelmente apenas através das peças intermediá-rias, mas os atuadores não engatam entre os elementos, e sim entre as pe-ças intermediárias, de um lado, e os elementos de outro lado. Graças a essamedida que parece simples se consegue toda uma série de vantagens ines-peradas:

Uma primeira grande vantagem é que essa disposição possibilitadecompor a lança total elemento por elemento e peça intermediária por peçaintermediária em peças em barra, a saber, considerá-la no total como umapeça em barra unitária, em que algumas das barras, a saber, os atuadores,são executadas variáveis em comprimento.

Uma segunda grande vantagem é que pela medida de acordocom a invenção cada elemento individual e, portanto, também a lança podeser executada em sua totalidade em linha reta sem curvatura, pois as peçasintermediárias quando da montagem proveêm para que os distintos elemen-tos vizinhos apresentem a necessária distância mútua para a montagem,enquanto que essas peças intermediárias no estado estirado da lança pro-veêm novamente para que esta seja executada completamente estirada.

A invenção será detalhadamente explicada a seguir com auxíliodos desenhos. Nelas:

- as figuras 1 a 6 mostram uma lança de acordo com a invençãoem diversos estados da montagem em parte em vista lateral, em parte emvista em perspectiva,

- as figuras 7 e 8 mostram a estrutura básica de um elemento,

- as figuras 9 a 12 mostram uma variante.

Como a invenção refere-se a dispositivos, que abrangem nume-rosos elementos iguais entre si ou ao menos quase iguais entre si, dispostosem série, esses elementos foram designados com 10, 20, etc., e seus com-ponentes associados aos distintos elementos pelo emprego do número ade-quado na casa decimal. Quando esses componentes são descritos em geral,em lugar de cansativas enumerações é empregado o índice geral "i".

As figuras 1 a 6 mostram uma lança de acordo com a invenção,que consiste em quatro elementos iguais entre si, 10, 20, 30 e 40 (a seguiriO) e três peças intermediárias 50, 60 e 70, estando previstos dois tipos dis-tintos de peças intermediárias, a saber, duas peças intermediárias exteriores50, 70 e uma peça intermediária interior 60, que se situa entre as peças in-termediárias exteriores.

De cada uma das peças intermediárias parte para cada um doselementos a ela vizinho um atuador 13, 25, 23, 33, 35, 45, que é, no exem-plo de execução representado, um dispositivo hidráulico de cilindro-pistão,sendo que na maioria dos casos de aplicação esses dispositivos são execu-tados com ação dupla. Em aplicações, em que é garantido que os atuadoressão solicitados sempre apenas em tração, é possível executá-los como mei-os de tração, como cabo, cinta, corrente ou semelhante.

A figura 1 mostra a posição de trabalho, por exemplo, de umabomba de concreto ou de um guindaste, sendo que o dispositivo de trabalhopropriamente dito juntamente com seus condutos de suprimento não estáaqui representado para maior clareza. No exemplo de execução segundo asfiguras 1 a 6 o primeiro elemento 10 do dispositivo 100 é empregado comouma espécie de torre para a lança e disposto, portanto, essencialmente ver-tical. Esse elemento 10 deve ser concebido com seus pontos de base 59,69, 89 designados em sua totalidade com 9, dispostos em uma plataformanão representada ou uma fundação ou bloco de base, podendo essa plata-forma estar montada por exemplo giratória em torno de um eixo em alturasobre um veículo automotor, um reboque, um vagão ou semelhante.

Os distintos elementos iO apresentam então, de acordo com ainvenção, a seguinte estrutura, que pode ser melhor depreendida das figuras7 e 8: essas figuras mostram o elemento 10, na figura 8 com a peça inter-mediária 50 seguinte. O elemento 10 consiste, essencialmente, em uma bar-ra longitudinal 16, a uma de cujas extremidades, o ponto de topo 11, engataarticuladamente uma barra em tesoura 17, cuja outra extremidade, ponto decrista 12, está unida com uma das extremidades do atuador 15. Desse pontode crista 12 entre barra em tesoura 17 e atuador 15 uma barra secundária18 conduz a um ponto de base 89 (ponto de articulação ou um eixo de arti-culação), que se situa próximo ao ponto de base 69 da barra longitudinal 6.

Esses pontos de base 9 do atuador 15, da barra longitudinal 16 e da barrasecundária 18 estão então articulados em uma fundação rígida (não repre-sentada) do dispositivo.

Quando, com pontos de base 9 fixados, o comprimento do atua-dor 15 é alterado, então sua outra extremidade no ponto de crista 11 deve semover ao longo do circuito, que o ponto de topo da barra secundária 18 estáem condições de rebater em torno de seu ponto de base 89. Por esse movi-mento do ponto de crista 12, a ser considerado como ponto de base da barraem tesoura 17, a barra em tesoura 17 atua como um atuador ativado peloponto de base sobre o ponto extremo 11 da barra longitudinal 16, que porsua vez pode ser girada exclusivamente em torno de seu ponto de base 69,e altera assim igualmente a geometria do elemento 10 e a posição do pontoextremo 11. Um atuador intermediário 13 engata no ponto de crista 12 comseu ponto de base; seu ponto de topo está articulado à peça intermediária50 e ocasiona assim sua rotação em torno do eixo (perpendicular ao planodo desenho) definido pelo ponto extremo 11, provendo com isso a transiçãopara o próximo elemento da corrente cinemática.

Isso pode ser visto especialmente bem na figura 8, em que apeça intermediária 50 está representada na extremidade do elemento 10.Ela consiste essencialmente em uma placa interna 52, uma barra externa 55e barras de união 54. "A designação "interna" ou "externa" foi selecionadacom relação à posição no estado dobrado do dispositivo 100; "barra atuado-ra 55" e placa de quadro 52" seriam igualmente apropriadas. Na placa inter-na 52 estão previstos suportes 56 para as barras longitudinais 16 e 26 etambém suportes 57 para as barras em tesoura 17, 27 dos elementos iO, 20vizinhos. A barra externa 55 porta suporte 53 para o atuador intermediário 13e o atuador 25 dos elementos vizinhos 10, 20. Essa articulação do próximoelemento 20 pode ser bem depreendida da figura 1. Como se vê claramente,o suporte 57 não é utilizado no lado do elemento 10, pois esse elemento es-tá articulado à peça intermediária 50 com seu ponto extremo 11.

Da igual maneira está estruturada a segunda peça intermediária70 exterior, pois ali os dois elementos 30 e 40 vizinhos engatam respectiva-mente com sua extremidade de ponto de base, estando ocupados todos ossuportes da peça intermediária e engatando em ambos os lados os atuado-res 35, 45 na barra externa 75 (figura 2).

Quando então, como se vê na figura 1, o ponto extremo 11 doelemento 10 engata na peça intermediária 50 exterior e entre o ponto decrista 12 e a peça intermediária 50 está previsto um outro assim chamadoatuador intermediário 13, então se obtém a corrente de distintos dispositivosparalelo-cinemáticos, representada na figura 1, pois os distintos elementosiO, como explicado com base nas figuras 7 e 8, representam dispositivos pa-ralelo-cinemáticos de tipo bem especial.

Com auxílio da figura 1 deve ainda se abordar brevemente a e-xecução e disposição do elemento 10 empregado como torre. Esse elemen-to corresponde ao elemento representado na figura 7 em outra vista, devemos pontos de base 9 ser considerados efetivamente como "autênticos" pon-tos de base de todo o dispositivo 100 sobre uma plataforma ou semelhante.O elemento 20 seguinte, próximo à torre, está articulado na peça intermediá-ria 50 na extremidade superior da torre com seus pontos de base 9, de modoque a peça intermediária 60 interior, assim como a peça intermediária 70exterior, fixa efetivamente um plano de simetria local.

A dobragem da lança 1 pode ser vista no decurso das figuras 1 a6. Como se depreende daí, por crescentes prolongamentos dos atuadores i5e crescente encurtamento simultâneo dos atuadores i3 é abandonada a po-sição esti rada da lança 1 e ela chega cada vez mais a sua forma dobrada.

Cabe observar então também que a altura dos distintos elementos iO, isto é,a extensão normal ao eixo das barras longitudinais i6 e a desse eixo e doeixo de rotação do ponto de base 69 das barras longitudinais i6, se reduzcada vez mais durante a dobragem, o que acarreta que, de um lado, a ex-tensão em altura dos elementos iO e, com isso, o momento de inércia super-ficial em posição de trabalho, é grande, enquanto que na posição dobradaocupa apenas pouco espaço. Isso ocorre pela crescente alteração de posi-ção dos distintos pontos de base 9 dos atuadores 15 das barras secundárias18 e das barras longitudinais 16 entre si.

A figura 6 mostra, finalmente, a disposição extremamente com-pacta da lança 1 dobrada, que então pode ser dobrada ainda em torno deum eixo horizontal e assim apoiada sobre seu veículo. Do decurso dessasfiguras se depreende também por que a peça intermediária 4 é designadacomo peça intermediária; ela se encontra internamente no estado dobrado,entre as barras longitudinais 6 dos elementos 2 vizinhos, enquanto que aspeças intermediárias 3 exteriores engatam quase externamente em tornodas barras longitudinais 6 dos elementos 2 vizinhos.

As figuras 7 e 8 mostram, como já especificado acima, um doselementos, tendo sido selecionado o elemento 10, porque é bem apropriadopara isso pelo ângulo de visão. Os outros elementos são de estrutura ple-namente igual, o que, no entanto, independentemente das propriedades ci-nemáticas, não precisa ser necessariamente. Quando se presume por e-xemplo na figura 1 que o dispositivo de acordo com a invenção é empregadocomo guindaste, então fica claro que os elementos 20, 30 e 40 quando daelevação de uma carga são distintamente solicitados na região do ponto ex-tremo 41 e, portanto, vantajosamente, também dimensionados com intensi-dade distinta e com economia de peso. Apenas quando se pretende aprovei-tar a vantagem de um mero sistema de construção em caixa é que, paramaior clareza no presente pedido, são empregados elementos de execuçãoigual.

Voltando às figuras 7 e 8, pode-se ver que tal elemento 10 exe-cutado de acordo com a invenção apresenta pontos de base 59, 69 e 89 doatuador 15, da barra longitudinal 16 e da barra secundária 18, qué, já devidoà execução simétrica do dispositivo perpendicularmente ao plano do dese-nho e devido à necessária transferência de forças e momentos transversais,estão configurados não puntiformes, mas sim, como se vê nas figuras 1 e 8,permitem a rotação em torno de eixos paralelos entre si. Na figura 8 os eixosdos pontos de base 69, 89 parecem alinhados, mas isso é apenas uma con-seqüência do ângulo de visão.

O elemento 10 consiste em uma barra longitudinal 16, que naforma de execução efetiva é executado como quadro e no emprego segundoa figura 1 solicitado em pressão na direção do eixo principal da barra longi-tudinal 16. As forças transversais que ocorrem inevitavelmente no decorrerdo uso por exemplo como guindaste, são absorvidas e transmitidas pelaconstrução em forma de quadro. Como na invenção se trata essencialmentede uma concepção cinemática de novo tipo, essa execução construtiva estáindicada nos desenhos, mas não será especialmente descrita a seguir.

O elemento 10 apresenta ainda barras secundárias 18, cujo pon-to de topo é executado em conjunto com o ponto de topo do atuador 15 eforma ali um assim chamado ponto de crista 12. Nesse ponto de crista enga-tam também barras em tesoura 17 e um atuador intermediário 13.

Os pontos de topo das barras em tesoura 17, que cinematica-mente, como mostra a figura 7, atuam como uma única barra, e o ponto detopo das barras longitudinais 16 formam um ponto extremo 11 configuradocomo suporte, em torno do qual é pivotável uma peça intermediária 50. Oatuador intermediário 13 engata em uma articulação 53 da peça intermediá-ria 50.A peça intermediária 50 é executada essencialmente simétricaem torno de dois planos, o plano de representação e um plano posicionadonormal no estado estirado do dispositivo, e apresenta em cada lado, queestá associado a um elemento 10, 20, pontos de articulação 53 para o pontode base de um atuador intermediário i3 ou de um atuador i5; pontos de arti-culação 56 para os pontos de topo ou pontos de base 11, 69 das barras lon-gitudinais 16 e pontos de articulação 58 para os pontos de base 89 das bar-ras secundárias i8.

A peça intermediária 60 (figura 1) interior está estruturada dife-rente das peças intermediárias 50 e 70 exteriores, consistindo essencialmen-te em uma peça de barra em forma de pirâmide, em cuja ponta engatamdois atuadores intermediários 23, 33 e em cuja base engatam dois pontosextremos 21, 31. Os eixos de articulação dos atuadores intermediários apre-sentam de preferência apenas tanto distância entre si quanto eles jazem di-retamente próximos entre si no estado dobrado do dispositivo 100 (figuras 5e 6), pois assim é obtido o máximo ganho de espaço. Igualmente apresentaa base da pirâmide uma extensão tal que as barras longitudinais 26, 36 (ouseus quadros) igualmente vêm a jazer tão próximas quanto possível, caben-do atentar para suficiente espaço para as barras em tesoura 27, 37.

Uma variante da invenção está representada nas figuras 9 a 12.

Os distintos elementos 110 a 140 com os elementos intermediários 150, 160e 170 são dispostos à semelhança do exemplo de execução 1, mas de es-trutura mais simples, na medida em que são configurados como peça debarra rígida, em forma de pirâmide, coincidindo portanto efetivamente oseixos 69, 89 permanentemente, de modo que podem ser configurados comoquadro rígido graças à modalidade de construção mais simples. Independen-temente das distintas designações para os distintos elementos, novamente éconservada a respectiva designação igual para seus elementos, desde queexistam.

Como se pode depreender das figuras 9 e 11, uma conseqüên-cia da cinemática simplificada é que os atuadores não mais podem engatarcentralmente nos elementos intermediários 150, 160 e 170, mas sim os pon-tos de articulação devem estar defasados entre si em direções transversaisao plano de simetria do dispositivo, portanto em direção dos eixos de rota-ção. Especialmente no elemento intermediário 150 isso é significativo, poisocorre aí um cruzamento de ambos os atuadores no espaço. Seus pontos deengate se situam, como mostra especialmente a figura 11, não em uma reta,que se estenda paralelamente aos eixos de rotação, mas sim em uma retasituada inclinada.

Além disso, para esboçar também essa possibilidade, nesse e-xemplo de execução a corrente dos atuadores (para o caso de carga usual)foi executada como barra de pressão. Como mostra especialmente a figura12, não obstante está dada a destacada capacidade de dobragem. Devidoao princípio de construção com corpos rígidos em forma de pirâmide se po-de ver desde logo que quando da dobragem não há alteração da altura deconstrução dos distintos elementos, de modo que o ganho adicional de mai-or altura no estado de trabalho e menor altura no estado de transporte, ilus-trado no primeiro exemplo de execução, não pode ser aí obtido. Fica natu-ralmente claro que mesmo nesse exemplo de execução o emprego de com-ponentes idênticos não é otimizado, mesmo com solicitação desigual desdelogo visível, tratando-se na representação do funcionamento da cinemática enão do emprego de princípios de construção otimizados em força.

A invenção não está restrita aos exemplos representados, po-dendo antes ser diferentemente modificada. É assim possível uma outra de-composição dos distintos elementos em peças de barra, podendo o númerodos elementos por dispositivo ser diferentemente selecionado, não sendonecessário executar um dos elementos como torre, podendo ser emprega-dos elementos intermediários, que permitam uma "dobragem" da lança emtorno de eixos com outra orientação, especialmente podendo o último ele-mento ser executado pivotável em torno de um eixo em altura para a direitae para a esquerda. Quando o que importa não é tanto a transmissão de for-ças, mas sim o emprego sob difíceis condições geométricas secundários,então os elementos podem ser executados mais curtos e as peças interme-diárias por exemplo bipartidas e giratórias mutuamente em torno do eixolongitudinal (no estado estirado), o que facilita um emprego no interior deprédios (bomba de concreto) ou carrocerias (oficinas de pintura).

Essencial é, contudo, que o dispositivo consista ao menos emum segmento, alternadamente, em elementos longitudinais e em peças in-termediárias, e que atuadores, em geral unidades hidráulicas de pistão-cilindro mas também acionamentos de fuso-porca ou dispositivos de ajusteelétricos lineares, em casos especiais também meios de tração flexíveis,como cabos, correntes, etc., engatem, em uma extremidade, nos elementose, na outra extremidade, em uma peça intermediária vizinha.

Claims (9)

1. Lança dobrável como lança de guindaste, bomba de concreto,suporte de câmera, poste de holofotes e semelhantes estruturas esguias, deampla extensão, com vários elementos dobráveis em torno de eixos parale-los entre si, que podem ser dobrados por meio de atuadores em torno doseixos e fixados em ao menos uma posição, caracterizada pelo fato de que osdistintos elementos da lança estão unidos articuladamente entre si por peçasintermediárias, e sendo que os atuadores engatam, em uma extremidade,em uma peça intermediária e, na outra extremidade, em um elemento a elavizinho.

2. Lança de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que os elementos apresentam essencialmente igual comprimentoentre si.

3. Lança de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelofato de que as peças intermediárias são executadas essencialmente maiscurtas do que os elementos em direção do eixo da lança.

4. Lança de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizada pelo fato de que os atuadores engatam essencialmente nomeio nos elementos.

5. Lança de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizada pelo fato de que os atuadores de um elemento engatam emum ponto de engate comum no elemento.

6. Lança de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizada pelo fato de que ao menos dois de seus elementos vizinhosconsistem em uma barra longitudinal (16), uma barra em tesoura (17) enga-tando articuladamente em seu ponto de base (11) e uma barra secundária(18) engatada articuladamente na outra extremidade da barra em tesoura, oponto de crista (12), posicionada nas proximidades do ponto de base (69) dabarra longitudinal (16), e sendo que os atuadores (13, 15) engatam articula-damente no ponto de crista (12).

7. Lança de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizada pelo fato de que ao menos dois de seus elementos vizinhosconsistem respectivamente em uma barra longitudinal (16), uma barra emtesoura (17) engatando articuladamente em seu ponto de base (11) e umabarra secundária (18) engatada articuladamente na outra extremidade dabarra em tesoura, o ponto de crista (12), desembocando no ponto de base(69) da barra longitudinal (16), e sendo que os atuadores (13, 15) engatamarticuladamente no ponto de crista (12).

8. Lança de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizada pelo fato de que apresenta ao menos uma peça intermediária(50, 70), que em cada um de seus lados, que está associado a um elemento(10, 20) vizinho, apresenta pontos de articulação (53) para o ponto de basede um atuador intermediário (13) ou de um atuador (25); pontos de articula-ção (56) para os pontos de topo ou pontos de base (11, 69) das barras longi-tudinais (16, 26) e pontos de articulação (58) para os pontos de base (89)das barras secundárias (18) dos elementos vizinhos, sendo que as distân-cias entre os pontos de articulação (53) para os atuadores (13, 25) são aomenos o dobro, de preferência o triplo das distâncias entre os pontos de arti-culação (56) para as barras longitudinais (16, 26).

9. Lança de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizada pelo fato de que apresenta ao menos uma peça intermediária(60), que possui essencialmente forma de pirâmide, e sendo que seus pon-tos de articulação para os atuadores (23, 33) de elementos (20, 30) vizinhosapresentam uma distância que é menor do que a metade, de preferênciamenor do que um terço da distância que os pontos de articulação apresen-tam para os pontos extremos (21, 31) das barras longitudinais dos elemen-tos vizinhos.