CN106794972B - 臂架系统中的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种臂架系统(1)中的装置。这种类型的臂架系统、特别是林业机械中的臂架系统包括至少两个互连的臂架部件(2、4)和至少一个连接至臂架部件以使臂架部件相对于彼此和外界移动的动力传动装置(7、8、9)。此外，臂架部件包括具有中空结构的长形本体(11)、被转轴贯穿以将臂架部件附接至相邻结构的至少一组接合装置(5、6)和用于将控制臂架系统的致动器附接至本体的至少一组附接装置(14)，由此至少一个臂架部件形成为由流体材料制成的均匀的中空部件。本体(11)的横截面被制成为朝向本体的中点收紧。

Description

臂架系统中的装置

背景技术

本发明涉及根据实施方式所述的具体地在林业机械中使用的臂架系统中的装置。这种类型的臂架系统包括至少两个互连的臂架部件和至少一个连接至臂架部件以使臂架部件相对于彼此和外界移动的动力传动装置。

在林业机械中，臂架系统用于控制各种工具，例如采伐机的切割头或集材机的木材抓斗。臂架系统于是包括两个或更多个互连的臂架部件，所述两个或更多个互连的臂架部件的运动由连接至凸耳或为此目的附接至臂架部件的对应的紧固装置的致动器来控制。这些紧固装置设置成将期望的力的效果或支承反作用力传递至臂架部件的结构。在林业机械的情况下，形成动力传动装置的这些致动器通常是产生线性推动运动或拉动运动的压力介质操作式致动器。优选地，致动器包括传递其运动的一个或更多个液压缸或结构，例如拉杆或推杆。致动器也可以由所述液压缸和拉杆或推杆的组合形成。

臂架部件常规地由通过将钢板或管焊接而组装成的箱型结构制成，其中，必需的紧固元件主要通过焊接附接至臂架部件。然而，臂架部件中的每个焊接接头或者对每个焊接接头的制造使臂架部件的抗疲劳强度变弱，并且因此缩短了臂架系统的使用寿命以及降低了其可靠操作。试图通过选择具有更高材料强度的更强的材料来用于制造臂架部件而解决这个问题。如此，臂架部件能够更好地承受引向它的载荷。然而，这种解决方案的相反一面是增大了臂架系统的重量，这又削弱了臂架系统的性能。

制造焊接结构由于与制造方法有关的困难特征而也是费时且费力的。例如，在焊接期间，变形力被引向紧固致动器所需的凸耳，并且因此，需要在焊接之后对凸耳进行机加工以实现尺寸精确的最终结果。在一些情况下，这个问题已经通过由铸件制成的凸耳通过螺栓接合紧固至臂架部件来解决。然而，与这种解决方案有关的问题包括例如螺栓的松动和在使用期间需要对结构进行维护。

发明内容

因此，本发明的目的是开发一种对由现有技术的缺点引起的上述问题提供一种完全新颖的解决方案的设备。

该目的以下述方式实现：根据本发明的臂架系统中的装置设置有在实施方式中限定的特有特征。更准确地，根据本发明的这种装置的主要特征在于，臂架部件包括具有中空结构的长形本体，该臂架部件具有被转轴贯穿以将臂架部件附接至相邻结构的至少一组接合装置以及用于将控制臂架系统的致动器连接至本体的至少一组连接装置。至少一个臂架部件于是形成为由流体/流动性材料制成的均匀的中空部件。

本发明的优选实施方式在本文中公开。

在本发明的范围内，术语“臂架系统”指的是由臂架部件构成并形成例如木材处理机的进料器、起重机、操纵器或这种类型的一些其他提升装置的装置。

术语“流体材料”在本文中指的是熔融材料和粉末材料两者。

本发明提供了显著的优点。因此，通过使用简单的解决方案，本发明提供了比以前显著更强大且更简化的臂架系统结构。本装置具有良好的尺寸精度，这对于加快臂架系统的组装而言最好，因此，使得制造更经济并且在制造方面提供显著的益处。

本解决方案提供了最佳的材料定位，其中在该装置中需要最大的强度。当由钢板或管制造臂架系统时，不可能仅在一些结构中改变臂架部件的壁厚。在现有技术的解决方案中，壁厚由最弱点、即通常为板或管结构的焊接接头来确定。焊接接头是材料性能由于焊接中的热量输入而最弱的位置。因此，在结构的其余部分中需要保持不必要地大的壁厚。在管结构中，横截面也需要根据最大应力点和方向来定尺寸，由此在其它位置保留了不必要地大的横截面。当利用由流体材料制成的结构时，可以根据例如负载、结构重量和空间利用率来优化臂架部件的横截面的形状。

这样，实现了比以前更轻的一体的臂架系统结构。这样，当质心较低并且总重量较小时，可以提高臂架系统的性能和稳定性两者并且提高驱动臂架系统的机器的能量效率。

根据本装置的本体还可以形成有比本体的其余部分更细的中间部分。这种类型的臂架部件尽可能少地阻碍了林业机械操作者对工作现场的可见性。

在以下对本发明的具体实施方式的更详细的描述中公开了由本发明提供的其它优点。

附图说明

在下文中，将参照附图对本发明的一些优选实施方式进行更详细地说明，在附图中：

图1示出了本发明的在具有滑动臂架的起重机的臂架系统中的装置，

图2是从后面观察到的从图1的臂架系统拆卸的装置的轴侧图，

图3是从前面观察到的从图1的臂架系统拆卸的装置的轴侧图，

图4是从前面观察到的从图1的臂架系统拆卸的装置的视图，

图5示出了所述装置在图4的点A-A处截取的竖向截面，

图6示出了装置的与图5的截面成90度角的另一竖向截面，

图7示出了图6的B-B处的水平截面，

图8示出了图6的C-C处的水平截面，

图9示出了图6的D-D处的水平截面，

图10示出了图6的E-E处的水平截面，以及

图11是设计阶段的应力图，即，由FEM分析产生的视图。

具体实施方式

本附图没有按比例示出臂架系统中的装置，但附图是示意性的并且示出了优选实施方式的总体结构和操作。附图中由附图标记示出的结构部件因此对应于本说明书中由附图标记所标记的结构部件。

图1借助于示例示出了具有滑动臂架的起重机，在该滑动臂架中利用了本发明的装置。由起重机形成的这种类型的臂架系统1包括彼此以可转动的方式设置的至少两个臂架部件，所述至少两个臂架部件中的第一臂架部件2即主臂架通常通过使用转动底座3、例如转动装置或起重机工作台连接至林业机械。在这种情况下，本装置形成主臂架。图中的第二臂架部件4，即具有伸缩延伸部的折叠臂架，通常直接或间接地设置成支承本身已知的工具，例如采伐机的切割头或集材机的木材抓斗。这些常规的工具在本文中不进行更详细地描述。

臂架系统1的臂架部件2和4包括具有例如如图2中所示的接合装置5和6的长形装置，其中，接合装置5和6用于将臂架部件以本身已知的铰接方式连接至相邻的结构。如图1中所示，动力传动装置7、8和9连接至臂架部件以用于使臂架部件相对于彼此和外界移动来使臂架系统转动并使臂架系统在水平平面和竖向平面上延伸。在本文中，借助于示例示出了包括连接至臂架部件的液压致动器的动力传动装置。然而，应当记住的是，移动臂架部件也可以通过其他方式实施。这些方式包括各种杆机构、推拉杆和棒或甚至线。

在根据图2至图10的实施方式中，形成本装置的主臂架2包括具有中空结构的长形本体11，见图5。该本体的第一端部12具有第一接合装置5，以及根据本实施方式的本体的第二端部13具有第二接合装置6，本装置可以通过第二接合装置6附为臂架系统1的一部分。本体还具有特定的附接装置14，控制臂架系统的一个或更多个致动器7、8或9可以通过附接装置14附接至本体。本装置由具有足够强度的铁、钢或一些其它流体材料制成。因此，为了使重量最小化，本体被制成具有围绕本体11中的腔15的包络表面16的中空的均匀部件。如此，提供了尺寸精确的臂架部件，其具有位于相反的端部处的仅需要机加工的必需的接合装置和位于接合装置之间的用于致动器的至少一个附接装置。制造之后，臂架部件经过精磨以及表面处理，并且必须的区域通过机加工来抛光。

因此，臂架部件可以通过利用所谓的三维打印的激光烧结来制成。因此，由适于该目的的软件建模的臂架部件可以以精确的尺寸制造，使得其具有期望的横截面轮廓和壁厚。

当通过铸造制造臂架部件时，在铸造期间通过使用设置在模具中的砂芯而将铸件制成中空的以使铸件被制造得尽可能轻。这在附图中没有具体地示出。在铸造期间，所述芯被支承成优选地至少在两个相反的位置处抵靠臂架部件模具的相反的壁。这种支承在铸造期间防止将由熔融金属的升高而引起的内部芯的弯曲及运动。为此，将特定的铸造浇口17、18、19和20制造在本装置中以用于实施该支承。在根据附图的实施方式中，所述铸造浇口中的两对铸造浇口制造在臂架部件中、位于将臂架部件均分的截面21的相反两侧。根据图5的本体的该截面因此由平行的转轴限定，所述平行的转轴贯穿位于本体的相反端部处的接合装置并以相同的铸造操作生产。在具有仅一个转轴的实施方式中，该截面由所述至少一个转轴以及本体的与所述至少一个转轴相交的中心轴线一起限定。

当然，本装置也可以铸造成使得芯通过在本体的截面的相反侧的一个铸造浇口而被支承，但可以通过使用在截面的第一侧的一个铸造浇口和在其另一侧的两个铸造浇口来获得更可靠的结果。

这些铸造浇口17至20对芯而言是实现强度和充分支承的折中方案。这些铸造浇口17至20设计成尽可能地发挥作用，使得在使用期间向臂架系统1引导载荷时没有有害的应力被引向所述铸造浇口17至20和主臂架2。因此，铸造浇口优选地基本上为椭圆形/卵形。优选地，铸造浇口还配备有特定的边缘加强件，以增大装置的外壳的强度并减小引向装置的应力。这种类型的边缘加强件例如在图7和图10中示出。

上述截面在本体的相反的侧部上还限定了前侧部22和后侧部23，在这种情况下，形成在本体上的附接装置14位于装置的前侧部上。

对于由流体材料制造的臂架部件，可以优选地通过将本体的横截面成形成使得该横截面在与本体的纵向轴线垂直且与截面21相同趋向的方向上比在上述截面的垂直方向上大得多来增大本体11的回转力矩。此外，在这种类型的臂架部件中，可以根据载荷、结构重量和空间利用率来优化装置中材料的定位，以在每个时刻提供最佳的强度性能。在该优化中可以利用产生图11中所示的应力曲线的自身已知的设计软件、例如FEM分析。因此，图7至图10示出了臂架部件的本体的壁厚和壁形状两者在本体的不同点处如何变化。壁厚可以在10mm至100mm之间变化，并且例如当通过铸造制成时优选地在18mm至25mm之间变化。本体的横截面也可以制成朝向本体的中点收紧，或者相反地，本体的横截面可以沿转轴的方向且从本体的中点朝向两端扩展。

另一个实施方式也可以由臂架部件形成，其中，代替两个相反的接合装置地，本体在其一个端部处具有接合装置而在其另一端部处具有必需的机加工表面，臂架部件可以通过该必需的机加工表面而直接安装在转动装置上。如此，臂架部件在其使用位置上能够绕其基本竖向的纵向轴线旋转。在该实施方式中，臂架部件优选地是木材进料器的一部分并且特别地形成第一臂架部件，即从集材机的臂架系统的转动装置观察到的进料器的柱或支柱。关于转动装置，这种类型的臂架部件例如可以通过例如齿轮传动装置转动。所需的齿轮优选地可以直接制成以及机加工成为优选地通过铸造制成的臂架部件的一部分。

如在第一实施方式中的那样，臂架系统中的这种类型的装置还包括至少两个互连的臂架部件和至少一个连接至臂架部件以使臂架部件相对于彼此和外界移动的动力传动装置。臂架系统的基部侧的臂架部件于是包括具有中空结构并且由流体材料制成的长形本体，该长形本体具有被转轴贯穿以将臂架部件附接至相邻结构的接合装置。在本体的相反一端处，本体具有特定的机加工表面，臂架部件例如可以通过该机加工表面安装在转动装置上。臂架部件还具有在相同的制造过程中制造的、用于将控制臂架系统的致动器附接至本体的至少一组附接装置。

如在上述第一实施方式中那样，该臂架部件也包括由转轴和本体的与转轴相交的中心轴线限定的截面，使得至少一对铸造浇口在铸造期间于该截面的相反两侧形成在本体上。铸造浇口在操作和结构方面对应于上文所述的铸造浇口。

应当理解的是，上述描述和相关附图仅意在示出本解决方案。因此，该解决方案不限于上文所描述的或权利要求中限定的实施方式，但对本领域技术人员而言明显的是，在所附权利要求中限定的构思的范围内的不同变型和改型是可能的。

Claims (11)

1.一种臂架系统(1)中的装置，所述臂架系统包括至少两个互连的臂架部件(2、4)和至少一个连接至所述臂架部件以使所述臂架部件相对于彼此和外界移动的动力传动装置(7、8、9)，并且所述臂架部件包括：

长形的本体(11)，所述本体(11)具有中空的结构，

至少一组接合装置(5、6)，所述至少一组接合装置(5、6)被转轴贯穿以将所述臂架部件附接至相邻结构，以及

至少一组附接装置(14)，所述至少一组附接装置(14)用于将控制所述臂架系统的所述动力传动装置(7、8、9)附接至所述本体，由此，至少一个臂架部件(2、4)形成为由流体材料制成的均匀的中空部件，

其特征在于，

所述本体(11)的横截面被制成为朝向所述本体的中点收紧。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述臂架系统是林业机械中的臂架系统。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述臂架部件(2、4)由粉末材料通过烧结来形成。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述臂架部件(2、4)由熔融材料通过铸造来形成，由此，至少一个转轴和所述本体(11)的与所述至少一个转轴相交的中心轴线(21)限定了下述截面：在所述本体上于所述截面的相反两侧形成有至少一对铸造浇口(17、18、19、20)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述本体(11)的所述截面的一侧设置有一个铸造浇口并且在所述截面的另一侧设置有两个铸造浇口。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述本体(11)上于所述截面的相反两侧形成有至少两对铸造浇口。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括位于所述截面的相反两侧的前侧部(23)和后侧部(22)，所述附接装置(14)位于所述装置的所述前侧部上。

8.根据权利要求4至6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述本体(11)的横截面在与所述本体的纵向轴线垂直并与所述截面相同趋向的方向上比在与所述截面垂直的方向上大。

9.根据权利要求4至6中的任一项所述的装置，其特征在于，一个或更多个铸造浇口(17、18、19、20)包括边缘加强件。

10.根据权利要求4至6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述铸造浇口(17、18、19、20)的形状为椭圆形。

11.根据权利要求4至6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述本体(11)的横截面沿所述转轴的方向从所述本体的中点向两端扩展。