DE69207060T2

DE69207060T2 - Last-Hebeeinrichtung

Info

Publication number: DE69207060T2
Application number: DE69207060T
Authority: DE
Inventors: Robert M Stone
Original assignee: Bishamon Industries Corp
Current assignee: Bishamon Industries Corp
Priority date: 1991-05-03
Filing date: 1992-05-01
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2012-05-02
Also published as: DE69207060D1; KR920021431A; US5299906A; KR0163603B1; EP0512775B1; EP0512775A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Lasthebewerke zur Verwendung beim Laden und Entladen einer Anzahl von Paketen oder Gegenständen und inbesondere Lasthebewerke und Verfahren für ihre Verwendung, die die Oberseite einer sich ändernden Last auf einer geeigneten, vorgegebenen Höhe beibehalten.
Beim Handling eirier Anzahl von Paketen oder Gegenständen ist es eine allgemeine Aufgabe diese zwischen einem angehobenen Tisch, Förderer usw. und einer Palette manuell zu bewegen, die am Boden ruht. Während der Tisch oder der Förderer auf einer festgelegten Höhe verbleibt, ist die Oberseite der Last auf der Palette, wo die nächste Kiste oder Kasten oder der nächste Gegenstand aufgeladen oder entfernt wird, für gewöhnlich auf einer unterschiedlichen Höhe, die variiert, wenn die Pakete usw. auf der Palette aufgehäuft werden oder von dieser entfernt werden. Dieser Unterschied in der Höhe und die Änderungen in diesem Unterschied während des Aufladens oder Entladens der Pakete können für die Person ermüdend sein, die diese Bewegung durchführt. Deshalb sind Hebewerke zum Anheben der Palette vom Boden auf eine geeignetere Höhe und auch zum automatischen Einstellen der Höhe der Palette entwickelt worden, wenn die Last ansteigt oder abnimmt, so daß die bevorzugte Höhe der Oberseite der Last beibehalten ist.
Z.B. zeigt das Patent von Cox Nr. 4,764,075 ein Scherenhebewerk, das von schraubenförmigen Metallfedern getragen ist, die die Oberseite der Last von Kisten oder ähnlichem auf einer vorgegebenen Höhe P über dem Boden (z.B. 0,975 m) beibehalten, wenn Schachteln hinzugefügt oder entfernt werden (Cox, Figur 6, oberes Diagramm) Sobald die gewünschte, vorgegebene Höhe P, die maximale Lasthöhe h und das maximale Lastgewicht W und die Höhe S der voll komprimierten Federn gegeben sind, muß nur noch die Federkonstante k (oder der Wert der Federkapazität C = k S) bestimmt werden. Da die maximale Lasthöhe h und das maximale Gewicht W von Anwendung zu Anwendung variieren, muß eine solche Vorrichtung für gewöhnlich mit einer Anzahl von Federsätzen verkauft werden und eine Änderung in der Anwendung erfordert die Berücksichtigung einer Federtabelle und das unbequeme Ändern der Federn. D.h., daß die Einrichtung zum Einstellen des Hebewerks auf Änderungen in dem maximalen Lastgewicht oder auf Änderungen in der Dichte der aufgeladenen Gegenstände grob in mühsamen Änderungen der Hebewerkfedern quantisiert ist, und nicht kontinuierlich variabel ist. Auch ist es nicht praktikabel, eine solche Einstellung durchzuführen, d.h. die Änderung der Federn, während das Hebewerk unter Last steht.
Obwohl theoretisch die Federkonstante k (oder Federkapazität C) der Vorrichtung von Cox von dem Benutzer experimentell für eine gegebene maximale Lasthöhe h und ein maximales Gewicht W bestimmt werden kann, ist es im praktischen Gebrauch nicht Praktikabel, die Federn mit einer aufgelegten Last umzuschalten. Deshalb stellt Cox eine Formel oder eine Tabelle zur Verfügung, der der Benutzer folgen muß, um die benötigte Federkapazität C aus der maximalen Lasthöhe h und dem maximalen Gewicht W abzuschätzen. Die Formel geht davon aus, daß die Last angenähert gleichförmig in der Dichte von Kiste zu Kiste ist, wobei in diesem Fall die Federn idealerweise lineare Federn sein sollten. Die Formel geht auch davon aus, daß, wenn keine Last auf der Palette ist, die ausgewählte Feder nur eine geringe vorgeladene Kraft erzeugt, um den leeren Hebewerk-Mechanismus und die Palette zu tragen.
Im Unterschied hierzu zeigt das französische Patent Nr. 1,473,991 (Fogautolube S.A.) eine pneumatische Hebevorrichtung vom Scherentyp, die durch einen Doppelkammer-Balg angetrieben ist, der zwischen einer Basisplatte 2 und einer Zwischenplatte oder Schale eingefügt ist, die durch den Drehstift der Scheren getragen ist. Diese Vorrichtung ist jedoch offenbar nur als einfacher Wagenheber für Autos ausgelegt und erwähnt deshalb nicht, wie Lasten mit unterschiedlichen Höhen bei einem vorgegebenen Abstand vom Boden für das Beladen und Entladen automatisch gehalten werden können. Da die Form eines Balgs sich signifikant ändert, wenn er im wesentlichen aufgeblasen oder zusammengedrückt ist, ist eine solche Vorrichtung weniger linear als eine Feder. Jedoch ist eine echte Linearität für einen Wagenheber nicht erforderlich, da man einfach den Balg aufbläst, bis die gewünschte Höhe erreicht ist.
Ähnlich zeigt das französische Patent Nr. 1,282,755 (Dittberner) eine pneumatische Hebevorrichtung vom Scherentvp, die von einem Einzelkammer-Balg angetrieben ist, der zwischen einer Basisplatte und einer Zwischenplatte oder einer Schale eingefügt ist, die durch den Drehstift der Scheren getragen ist.
Das deutsche Patent Nr. 3,801,491 (Hahn) zeigt eine pneumatische Hebevorrichtung vom Scherentyp, die durch einen Einzelkammer-Balg angetrieben ist, der zwischen Platten, die von den Scherenbeinen getragen sind, eingefügt ist. Diese Vorrichtung ist ein Belader/Empfänger für ein Regalsystem und deshalb umfaßt es eine Möglichkeit zum Neigen der oberen Plattform.
Das US-Patent Nr. 3,174,722 (Alm) ist auch eine Hebevorrichtung zum Anheben von Fahrzeugen. Es hat einen pneumatischen Heber vom Scherentyp, der durch einen Balg angetrieben ist, der zwischen oberen und unteren Platten eingefügt ist- die in Führungen an den Scherenbeinen laufen. Das US-Patent Nr. 4,921,074 (Ochs) zeigt eine pneumatische Hebeanordnung vom engen Scherentvp, die auf jeder Führung von vorhandenen Fahrzeug-Hebeplattformen (siehe Figur 1) angeordnet werden kann. Der Balg befindet sich zwischen einer Basisplattform und einer oberen Plattform, aber an einer Seite des Scheren-Trägers (Figur 2), so daß die Vorrichtung nicht breiter als. die Fahrzeugspur ist.
Das US-Patent Nr. 4,688,760 (Garman) hat eine pneumatische Hebeeinrichtung vom Scherentvp, die durch einen Vielkammer-Balg angetrieben wird, der zwischen einer oberen Plattform und der Basis eingefügt ist. Da die obere Plattform eine "Gegenständer-Anordnung 60" ist, ist sie offenbar als Hebestuhl oder -bett ausgelegt. Ihre neuartigen Merkmale sind auf eine verbesserte Verbindung der Scherenbeine gerichtet, die die obere Plattform stabilisieren.
Weitere Hebevorrichtungs-Patente zeigen einfach verschiedene Geometrien für autoanhebende, pneumatische Wagenheber vom Scherentyp. Z.B. ist das US-Patent Nr. 2,070,960 (Phillips) ein Kompaktheber, der einen Vielkammer-Balg hat, der durch Scheren an vier Seiten umgeben ist. Das US-Patent Nr. 2,610,824 (Grier) hat eine Vielzahl von Bälgen oder Lufttaschen, wobei jede Tasche einen Metallrahmen mit Löchern 34 hat, um den Drehstift einer entsPrechenden Schere oder eines "träge Zange"-Stabilisierers unterzubringen. Das US-Patent Nr. 3,379,411 (Vanderjagt) verwendet eine Lufthose, die mehrmals in sich gefaltet ist, als Balg, und ein Hebearm (Anspruch 3) oder eine Platte (Anspruch 4) ist mit einem Ende einer Basis 22 verbunden. Das US-Patent Nr. 2,001,744 (Patterson) zeigt Vorder- und Seitscherenstabilisierer um eine Vielzahl von Blasebälgen herum. Obwohl die Balg-Vorrichtungen des Stands der Technik den Vorteil haben, daß ihre Elastizität oder Federbarkeit erhöht oder abgesenkt werden kann, indem der Luftdruck in dem Balg entsprechend angehoben oder abgesenkt wird, haben sie den Nachteil, daß sie im allgemeinen weniger linear als die Sätze von Schraubenfedern von Cox über einen weiten Bereich von möglichen Lasten sind. Darüberhinaus, wenn ein Balg mit Druckluft aufgeblasen oder die Luft abgelassen wird, kann er sich plötzlich ausdehnen oder zusammenziehen. Wenn ein solcher Balg als Stellglied in einem Lasthebewerk verwendet werden würde, würde eine solche plötzliche Ausdehnung oder Kontraktion in eine plötzliche Bewegung des Hebewerks umgesetzt werden, die die Person, die das Hebewerk verwendet, verletzen könnte.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein selbsteinstellendes Lasthebewerk bereitgestellt, das aufweist:
eine Basis;
eine Lastplattform;
eine vertikal ausdehnbare Verbindung, die zwischen der Lastplattform und der Basis gekoppelt ist;
und eine Stellgliedeinrichtung zum Aktivieren des Hebewerks, um die Plattform relativ zur Basis anzuheben, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgliedeinrichtung aufweist:
eine Stellgliedkammer, die aufweist:
einen komprimierbaren Balg, der zwischen der Lastplattform und der Basis oder zwischen der Verbindung und einer von der Lastplattform und der Basis gekoppelt ist; und
einen Fluidspeicher mit festgelegtem Volumen, der in Fluidkommunikation mit dem Balg durch eine erste Fluidkoppeleinrichtung derart gehalten ist, daß der Fluidspeicher ein Fluid dem Balg bereitstellt, wenn der Balg sich ausdehnt, und Fluid von dem Balg empfängt, wenn sich der Balg zusammenzieht; und
ein normalerweise geschlossenes Fluid-Einlaß/Auslaß- Ventil, das in Fluidkommunikation mit der Stellgliedkammer durch eine zweite Fluidkoppeleinrichtung gehalten ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des obigen Aspekts der Erfindung ist der Balg zwischen einem vorgegebenen, maximalen Balgvolumen und einem vorgegebenen, minimalen Balgvolumen komprimierbar und der Fluidspeicher hat ein festgelegtes Volumen, das im wesentlichen mit der Differenz zwischen dem maximalen Balgvolumen und dem minimalen Balgvolumen übereinstimmt.
In einer weiteren- bevorzugten Ausführungsform hat der Fluidspeicher ein festgelegtes Volumen, das zumindest 50% der Differenz bzw. des Unterschieds zwischen dem vorgegebenen maximalen Balgvolumen und dem vorgegebenen minimalen Balgvolumen ist.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Speicher aus einer oder zumindest zwei Kammern gebildet sein, wobei die oder jede davon ein Rohrteil sein kann, das bevorzugt horizontal angeordnet sein kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Setzen eines Lasthebewerks gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung für eine vorgegebene maximale, externe Last bereitgestellt, wobei das Lasthebewerk selbsteinstellend zwischen einer spezifizierten maximalen Höhe und einer spezifizierten minimalen Höhe ist, wobei das Verfahren aufweist die Schritte:
Einführen von Fluid in das Ventil, bis die Fluidmenge in der Stellgliedkammer größer als benötigt ist, um das Lasthebewerk über seine maximale Höhe anzuheben, wenn es eine externe Last von ungefähr 3/4 der vorgegebenen, maximalen, externen Last trägt, Legen einer externen Last auf das Lasthebewerk von ungefähr 3/4 der vorgegebenen, maximalen, externen Last, Warten bis das Lasthebewerk sich selbst auf eine entsprechene Höhe über seiner minimalen Höhe eingestellt hat, Öffnen des Ventils, um Fluid von der-Stellgliedkammer abzulassen, bis das Lasthebewerk gerade auf seine minimale Höhe abgesenkt ist, und Schließen des Ventils.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Beibehalten der oberen Oberfläche einer variierenden Last aus stapelbaren Gegenständen von ungefähr der gleichen Dichte an einer vorgegebenen Höhe, der ein maximales Gesamtgewicht für die Gegenstände zugeordnet ist, bereitgestellt, das die Schritte aufweist:
Bereitstellen eines selbsteinstellenden Lasthebewerks gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, Bereitstellen eines Fluids in der Fluidstellgliedkammer in einer vorgegebenen Menge, die ausreicht, die Lastplattform, wenn sie eine externe Last von ungefähr 3/4 einer vorgegebenen, maximalen, externen Last trägt, bei einer Höhe zu tragen und die die obere Oberfläche einer solchen 3/4-maximalen, externen Last auf die gleiche Höhe die die maximale Hebewerkhöhe bringt, und Legen der stapelbaren Objekte auf das Hebewerk wie benötigt.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese in der Praxis ausgeführt werden kann, wird nachfolgend Bezug mittels Beispiel auf die beiliegenden Zeichnungen genommen, in denen:
Figur 1 eine Frontalansicht eines Lasthebewerks gemäß der Erfindung ist, wenn es eine Last im wesentlichen höher als zu dessen vollständiger Kompression notwendig trägt.
Figur 2 eine Frontalansicht des Lasthebewerks der Figur 1 ist, wenn es eine Last trägt, die gerade ausreicht, um es vollständig zu komPrimieren.
Figur 3 eine Frontalansicht des Lasthebewerks der Figur 1 ist, wenn es eine Last etwas geringer, als zur vollen Kompression davon ausreicht, trägt.
Figur 4 eine Frontalansicht des Lasthebewerks der Figur 1 ist, wenn es eine minimale Last von gerade einer leichten Palette zum Tragen von Lasten trägt.
Figur 5A ein Diagramm ist, das einen ausgedehnten Balg zeigt, wenn er mit einer Menge von Luft auf einen Druck von 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²) gefüllt ist.
Figur 5B ein Diagramm ist, das das Balg-Steuerglied der Figur 5A mit der gleichen Menge von eingefangener Luft zeigt, wenn es stark komprimiert ist, wobei der Meßdruck oder Anzeigedruck der eingefangenen Luft auf 60 psi (4,1 x 10&sup5; N/m²) angestiegen ist.
Figur 5C ein hypothetischer Kurvenverlauf der Höhe eines Lasthebewerks ähnlich in der Geometrie zu dem der Figur 1 als eine Funktion der Last auf dem Hebewerk ist, wenn es durch den Balg der Figuren 5A und 5B ohne einen externen Speicher betrieben ist, für verschiedene festgelegten Grössen von Balgluft, und zwar bestimmt durch den anfänglichen Balg-Luftdruck bei der höchsten Position des Hebewerks.
Figur 5D ein Diagramm ist, das ein expandiertes Balg- Stellglied zeigt, das für einen Luftdurchlaß mit einem Speicher gekoppelt ise, wobei der Balg und der Speicher zusammen mit einer Luftmenge auf einem Meßdruck von 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²) gefüllt sind.
Figur 5E ein Diagramm ist, das das Balg-Stellglied und den Speicher der Figur 5D mit der gleichen eingefangenen Luftmenge zeigt, wenn der Balg auf die selbe Höhe wie in Figur 5B komprimiert ist, wobei der Meßdruck der eingefangenen Luft in dem Balg und in dem Reservoir bzw. Speicher auf 29 psi (2,0 x 10&sup5; N/m²) angestiegen ist.
Figur 5F ein Kurvenverlauf der Höhe des Lasthebewerks der Figur 1 als eine Funktion der Last auf dem Hebewerk ist, wenn es durch den luftgekoppelten Balg und Speicher der Figuren 5D und 5E betrieben wird, für verschiedene festgelegte Luftmengen in dem Balg- und Speicherssystem, wie durch den anfänglichen Luftdruck in dem System bei der höchsten Position des Hebewerks bestimmt ist.
Figur 6 eine perspekt£ivische Ansicht des Lasthebewerks der Figur 1 bei seiner höchsten Position ohne eine Last ist.
Figur 7 eine Querschnittsansicht des Lasthebewerks der Figur 6 entlang der Linie 7-7 ist.
Figur 8 eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Rotationsringanordnung des Lasthebewerks der Figur 6 entlang der Linie 8-8 ist.
Figur 9 eine teilweise weggeschnittene, obere Draufsicht auf das Lasthebewerk der Figur 6 ist.
Figur 10 eine Querschnittsansicht eines oberen Scherenführungsabschnitts das Lasthebewerks der Figur 7 entlang der Linie 10-10 ist.
Figur 11 eine Querschnittsansicht eines oberen Scherenführungsabschnitts des Lasthebewerks der Figur 7 entlang der Linie 11-11 ist.
Figur 12 eine Querschnittsansicht eines oberen Scheren-Endabschnitts des Lasthebewerks der Figur 7 entlang der Linie 12-12 ist.
Figur 13 eine Querschnittsansicht eines unteren Scherenführungsabschnitts des Lasthebewerks der Figur 7 entlang der Linie 13-13 ist.
Figur 14 eine Querschnittsansicht eines Zentralscherenabschnitts des Lasthebewerks der Figur 7 entlang der Linie 14-14 ist.
Figur 15 eine Querschnittsansicht eines unteren Scherenendabschnitts des Lasthebewerks der Figur 7 entlang der Linie 15-15 ist.
Figur 16 eine Querschnittsansicht eines hinteren Abschnitts des komprimierten Lasthebewerks der Figur 1 entlang der Linie 16-16 ist.
Figur 17 eine Querschnittsansicht eines hinteren, rechten Abschnitts des komprimierten Lasthebewerks der Figur 1 entlang der Linie 17-17 ist.
Figur 18 ein Flußdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung zum Initialisieren des Lasthebewerks für eine automatische Höheneinstellung ist.
Figur 19 ein Diagramm der entgegengesetzten Kräfte ist, die durch die Schwerkraft und einen selbsteinstellenden Balg auf eine Last (A) erzeugt werden, die allmählich auf (B) erhöht wird.
Eine Frontalansicht des Lasthebewerks 20 gemäß der Erfindung auf einer Trägeroberfläche 22 wird in den Figuren 1 bis 4 in verschiedenen Stufen der Verwendung gezeigt, während eine Last 26 aus Kisten oder Kästen 28 von ähnlicher Dichte von einer Palette 24 entlanden wird. Die haupt-lasttragenden Komponenten des Hebewerks 20 sind aus starkem Material, z.B. Stahl, ausgebildet und fest miteinander durch Löten, Schrauben, Bolzen oder ähnlichem verbunden. Die Vorderseite und die Rückseite des Lasthebewerks 20 sind jeweils mit einem gelenkigen Paar von äußeren und inneren Scherenbeinen 30 und 32 (Figur 4) versehen, die durch einen elastischen Luftbalg 34 geöffnet und geschlossen werden, der eine vorgegebene, festgelegte Luftmenge enthält. Dies ermöglicht einem oberen Abschnitt oder der Lastplattform 20a (Figur 3) des Lasthebewerks 20, mit Bezug auf den Boden oder den Basisabschnitt 20b angehoben oder abgesenkt zu werden. In der Figur 1 ist die Anzahl der Kisten größer als notwendig, um das Hebewerk 20 vollständig zusammenzudrücken, so daß es bei seiner minimalen Höhe HMIN ist. Wenn die Kisten 28 einzeln entfernt werden, und zwar an e-iner Stelle, wie in Figur 2 gezeigt ist, reicht die Last gerade aus, um das Hebewerk 20 auf HMIN vollständig zusammenzudrücken. Dann, wenn weitere Kisten entfernt werden, beginnt sich das Hebewerk 20 anzuheben, wie in der Figur 3 gezeigt ist. Wenn schließlich keine weitere Last außer der Palette (die relativ leicht ist) vorliegt, erreicht das Hebewerk 20 eine vorgegebene, maximale Höhe HMAX, die durch einen Anschlag an dem Hebewerkmechanismus bestimmt ist. In dieser Art und Weise stellt sich die Oberseite des Lasthebewerks 20 automatisch auf die Last ein, um die Oberseite der Last auf einer geeigneten bzw. bequemen Höhe für den Benutzer beizubehalten.
Wie in der Figur 19 gezeigt ist, kann eine vereinfachte Version des Hebewerks 20 mit einem Balg zwischen einer Hebeplattform und einer Basis als ein eindimensionales System in der Vertikalrichtung (z) betrachtet werden, das eine nach oben gerichtete Kraft F(z) erzeugt. Das Lastmaterial hat ein Gewicht pro Einheitshöhe von W/h, wobei W das Gewicht der Last der Höhe h ist. Man nehme an, daß die Lastmenge erhöht wird, indem eine dünne Schicht der Dicke z des Gewichts (W/h) z hinzugefügt wird. Um die Oberseite der Last auf der selben Höhe beizubehalten, muß die Balgkraft F(z) über den Abstand z durch einen gleichen Betrag erhöht werden. D.h.:
F = (W/h) z Gleichung 1

z = W/h = konstant Gleichung 2

Für ein kleines z nähert sich F/ z der Steigung df(z)/dz an, so daß die Balgkraft F(z) die Ableitung haben muß:
df/dz = W/h = kontant Gleichung 3
wobei W das Gewicht der Last der Höhe h ist.
Anders ausgedrückt, wenn die Last von gleichförmiger Dichte ist, muß der Anstieg der Balgkraft pro Höheneinheit eine Konstante sein, nämlich gleich dem Gewicht der Last pro Einheitshöhe. Wenn das Hebewerk 20 für eine Selbsteinstellung auf Lasten gleichförmiger Dichte ausgelegt ist, müssen seine Kurvenverläufe Kraft gegenüber Höhe angenähert gerade sein oder zumindest im wesentlichen gerade Abschnitte haben, über die die Höheneinstellung stattfinden kann.
Z.B. kann der Balg 34 ein kommerziell erhältliches Luftstoß-Stellglied sein, wie z.B. das Modell 1T15S-6, das von den Firestone Industrial Products Co. von Noblesville, Indiana verkauft wird. Wie in der Figur 5A gezeigt ist, ist bei diesem Balgtyp eine obere Anbringungsplatte 34a, ein Hauptkörper 34b, der aus einem verstärkten, gummihaltigen Gewebe besteht, und am Boden ein Metallkolben 34c, der in den Hauptkörper 34b hineinsteht, wenn der Balg 34 zusammengedrückt wird, vorhanden.
Wie in der Figur 5A gezeigt ist, wenn ein IT15S-6-Balg auf eine Höhe von 17,125 Inches (0,43 m) durch einen Luftdruck von 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²) (alle Bezugnahmen auf "Druck" sind auf Meßdruck bezogen) ausgedehnt ist, ist das Volumen der Luft in dem Balg ungefähr 800 cu. in. (0,013 m³), und die nach oben gerichtete Kraft, die durch den Balg auf die Platte 34a erzeugt wird, kann nur ein Gewicht von 350 lbs (159 kg) tragen. Wie in größerem Detail nachstehend beschrieben ist, ist im Hebewerk 20 der Figur 4 der Balg 34 derart angebracht, daß effektiverweise ungefähr ein Verhältnis 1:2 zwischen dem Hebelarm für den Balg 34 und dem Hebelarm für die Lastplattform 20a gegeben ist. Deshalb können die 350 lbs (159 kg) der Kraft, die durch den Balg 34 erzeugt wird, gerade das Gewicht der Lastplattform 20a des Hebewerks 20 tragen, die ungefähr 175 lbs (79 kg) wiegt.
Wenn die Luftmenge im Balg 34 konstant gehalten ist und eine externe Last auf das Hebewerk 20 gelegt ist, wird der Balg 40 zusammengedrückt, wodurch der Luftdruck im Balg 34 erhöht wird, und deshalb auch die nach oben gerichtete Kraft, die durch den Balg 34 erzeugt wird, erhöht wird. Eine solche Kompression der Luft im Balg ist polytropisch, d.h. pVn ist konstant, wobei p der Druck, V das Volumen und n eine bestimmte Konstante ist. Die Kompression schreitet normalerweise fort, bis die erhöhte, nach oben gerichtete Kraft, die durch den Balg 34 auf die Platte 34a erzeugt wird, wenn sie durch das Hebelarm-Verhältnis 1:2 halbiert ist, wenn es auf die Lastplattform 20a übertragen wird, das kombinierte Gewicht aus der Lastplattform 20a des Hebewerks plus die externe Last trägt. Wie in der Figur 5C gezeigt ist, wenn der anfängliche Luftdruck in Figur 5A 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²) war, drückt eine externe Last von ungefähr 1700 lbs (771 kg) den Balg auf eine Höhe von 6,25 Inches (0,16 m) zusammen und erhöht den Druck der eingefangenen Luft auf 60 psi (4,1 x 10&sup5; N/m²), was eine nach oben gerichtete Kraft von ungefähr 3700 lbs (1678 kg) erzeugt.
Wie im größeren Detail untenstehend beschrieben wird, enthält das Hebewerk 20 einen mechanischen, oberen Anschlagmechanismus und einen mechanischen, unteren Anschlagmechanismus, die jeweils bei einer vorgegebenen maximalen Hebewerkhöhe HMAX und einer vorgebenen minimalen Hebewerkhöhe HMIN aktiviert werden, um den Balg 34 innerhalb einer praktikablen, maximalen Höhe und minimalen Höhe betriebsmäßig zu halten. Z.B. wird ein IT15S-6-Balg bevorzugterweise mit einer maximalen Höhe von ungefähr 17,125 Inches (0,43 m) und einer minimalen Höhe von 6,25 Inches (0,16 m) betrieben. Für viele allgemeine Verwendungen können der obere Anschlagmechanismus und der untere Anschlagmechanismus des Hebewerks 20 der Figur 1 dann vorteilhafterweise für eine maximale Hebewerkhöhe H- von ungefähr 30 Inches (0,76 m) und eine minimale oder zusammengefallene Hebewerkhöhe HMIN von ungefähr 8,25 Inches (0,21 m) gesetzt werden.
Die maximale, ausbalancierte bzw. symmetrische, externe Lastkapazität LBMAX des Lasthebewerks 20 kann als die Last definiert werden, die das Hebewerk 20 auf eine vorgegebene, minimale Höhe HMIN zusammendrückt; Lasten, die schwerer als LBMAX sind, können auf das Hebewerk 20 gelegt werden, aber reduzieren dessen Höhe nicht auf unter HMIN. Wie in der Figur 1 gezeigt ist, kann im allgemeinen die maximale, externe Last LMAX auf dem Hebewerk 20 größer als die maximale, symmetrische, externe Lastkapazität LBMAX sein.
Die Figur 5C zeigt die resultierende Beziehung zwischen dem externen Lastgewicht und der Mebewerkhöhe eines solchen Lasthebewerks 20 für verschiedene Anfangsdrücke des ausgedehnten Balgs 34. Z.B. wird, um den Kurvenverlauf A zu erzeugen, die gesamte externe Last von dem Lasthebewerk 20 entfernt und der Balg 34 wird auf einen Luftdruck von 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²) aufgeblasen, wonach der Lufteinlaß geschlossen wird. Mit keiner externen Last dehnt der 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²) Druck den Balg 34 aus, wodurch das Hebewerk 20 auf eine maximale Höhe HMAX, z.B. ungefähr 30 Inch (0,76 m), angehoben wird, wenn es durch einen mechanischen Anschlag an dem Scherenmechanismus begrenzt ist. Dann, wenn die externe Last auf dem Hebewerk 20 von 0 auf ungefähr 1700 lbs (771 kg) (siehe Figuren 4, 3 und 2) erhöht wird, senkt sich das Hebewerk 20 automatisch ab, bis es auf seine minimale Höhe HMIN, z.B. ungefähr 8,25 Inches (0,21 m), zusammengedrückt ist.
Vergleicht man die Kurvenverläufe B und C (jeweilige Anfangsdrücke 20 und 30 psi (1,4 x 10&sup5; und 2,1 x 10&sup5; N/m²)) mit der Kurve A (Anfangsdruck 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²)), kann man sehen, daß ein Erhöhen des Anfangsluftdrucks in dem ausgedehnten Balg 34 von 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²) auf 20 oder 30 psi (1,4 x 10&sup5; oder 2,1 x 10&sup5; N/m²) die Abwärtsbewegung des Hebewerks 20 für eine gegebene Last vermindert. Erhöhen des Anfangsdruckes (der Menge der eingeschlossenen Luft in dem Balg 34) erhöht auch die maximale, externe Lastkapazität des Hebewerks 20 auf Kosten einer "steiferen" Antwort des Hebewerks. Unglücklicherweise zeigen die Kurvenverläufe der Figur 5C auch, daß die Verwendung eines Balgs als elastische Einrichtung in dem Lasthebewerk eine Anzahl von gewichtigen Problemen einführt. Die Kurven für ein solches Balgsystem mit eingeschlossener Luft sind erstens im wesentlichen nicht-linear. Z.B. wird in jeder der Kurven A, B und C, wenn die Höhe des Hebewerks 20 nahe HMAX ist, ein zusätzliches Pfund von externer Last die Hebewerkhöhe wesentlich mehr absenken als in dem Fall, wenn die Hebewerkhöhe nahe HMIN ist. D.h., daß das Hebewerk 20 erheblich steifer wird, wenn die externe Last auf ihm erhöht wird. Wenn Kisten von ungefähr der gleichen Dichte hintereinander folgend auf das Hebewerk 20 geladen werden, wie in den Figuren 1 bis 4, hält die Oberseite des Lasthebewerks 20 nicht in geeigneterweise die Oberseite der Last auf eine bequeme, vorgegebene Höhe für den Benutzer. Deshalb muß etwas gefunden werden, um die Antwortkurven gerade zu machen.
Ein zweites Problem besteht darin, daß es für maximale Lasten, die geringer als 2000 lbs (907 kg) sind, schwierig ist zu bewerkstelligen, daß sich das Lasthebewerk 20 den gesamten Weg nach unten zu HMIN bewegt. Auch der Kurvenverlauf A bei dem niedrigen Anfangsdruck von 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²) erreicht nicht HMIN bei einer externen Last von 1500 lbs (680 kg). Ein Luftstoß-Stellglied, wie z.B. das Modell IT15S-6, erfordert einen minimalen, internen Druck von ungefähr 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²) zum Betrieb, so daß es in geeigneterweise zusammendrückbar ist. Deshalb muß, um maximale Lasten geringer als 2000 lbs (907 kg) anwenden zu können, ein anderer Weg als der des Reduzierens des Anfangsdrucks unter 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²) gefunden werden, um die Steifigkeit des Balgs 34 zu reduzieren.
Drittens ist ein Luftstoß-Stellglied-Balg, wie z.B. das Modell IT15S-6, zu einer sehr plötzlichen und starken Bewegung in der Lage, die für den Benutzer gefährlich werden könnte. Z.B. enthält das Träger-Hebewerk 20 ein Ausblasventil, wodurch der Benutzer den Luftdruck im Balg 34 reduzieren kann. Ein zu weites Öffnen des Ventils kann ein plötzliches Rucken des Balgs 34 nach unten verursachen, was den Benutzer verletzen kann. Ahnlich, wenn der Balg 34 mit Luft von einer Druckluftversorgungsleitung (Drücke 100 bis 150 psi) (6,9 x 10&sup5; bis 1,0 x 10&sup6; N/m²) ) gefüllt wird, kann er den Benutzer durch zu plötzliches Expandieren in Gefahr bringen. Obwohl ein Hinzufügen oder Entfernen eines Teils oder der gesamten externen Last das Hebewerk 20 veranlassen sollte, seine Höhe einzustellen, ist es unbequem und potentiell gefährlich für den Benutzer, wenn die Einstellbewegung eine Schwingung der Lastplattform 20a des Hebewerks 20 verursacht.
Schließlich kann ein vollständig ausgedehnter Balg eine unerwünschte Vorlastkraft erzeugen. Z.B. ist bei der Figur 5C in der Kurve A (Anfangsdruck 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²)) bei einer Hebewerkhöhe HMAX = 30 Inches (0,76 m), da der vollständig ausgedehnte Balg nur eine Vorlastkraft erzeugt, die gerade dazu ausreicht, das Gewicht der Lastplattform 20a des Hebewerks zu tragen, die externe Lastkapazität gleich 0. Das bedeutet, daß, wenn irgendeine externe Last auf die Lastplattform 20a gelegt wird, das Hebewerk sofort seine Höhe dementsprechend reduziert. Aber in der Kurve B (Anfangsdruck 20 psi (1,4 x 10&sup5; N/m²)) bei einer Hebewerkhöhe HMAX = 30 Inches (0,76 m) erzeugt der vollständig ausgedehnte Balg 34 eine Vorlastkraft auf die Lastplattform 20a des Hebewerks von ungefähr 200 lbs (91 kg), die größer als benötigt ist, um das Gewicht der Lastplattform 20a zu tragen. Das Hebewerk 20 wird dann seine Höhe nicht reduzieren, bis die externe Last auf der Plattform 20a 200 lbs (91 kg) überschreitet.
Und in der Kurve C ist die minimale, externe Last, um das Lasthebewerk von seiner maximalen Höhe zu bewegen, ungefähr 400 lbs (181 kg). Es sollte deshalb eine gewisse Möglichkeit geben, um eine ungewollte Vorlast zu reduzieren oder zu kompensieren.
Die Diagramme der Figuren 5D und 5E zeigen verbesserte Konstruktionen des Balgabschnitts des Hebewerks 20, das ausgelegt ist, diese Probleme zu eliminieren oder zu kompensieren. Um die Antwortkurven der Figur 5C gerade zu machen, wird ein Luftspeicher R von im wesentlichen festgelegtem Volumen mit den Balg 34 luftgekoppelt (gekoppelt für Luftdurchgang). Beispielsweise wird angenommen, daß der Balg 34 alleine ein maximales Volumen von 800 cu. in. (0,013 m³) und ein minimales Volumen von 350 cu. in. (5,7 x 10&supmin;³ m³) hat. Der maximale Abfall von 450 cu. in. (7,4 x 10&supmin;³ m³) im Volumen beträgt ungefähr 56% des maximalen Volumens, was stark den Druck der im Balg 34 eingeschlossenen Luft erhöht. Wenn der Speicher R, der mit dem Balg 34 gekoppelt ist, ein Volumen hat, das grob mit der maximalen Abnahme von 450 cu. in (7,4 x 10&supmin;³ m³) in dem Balg-Volumen übereinstimmt, ändert sich das Gesamtvolumen aus luftgekoppeltem Balg und Speichersystem weniger drastisch, wenn die Balghöhe reduziert wird. Dies hemmt die Abnahme des Balg- Luftdrucks, wenn das Lasthebewerk in der Höhe reduziert wird.
Z.B., wie in der Figur 5D gezeigt ist, ist, wenn der festgelegte Speicher ein Volumen von 500 cu. in. (8,2 x 10&supmin;³ m³) hat, das Gesamtvolumen des vollständig expandierten Balgs und Speichers gleich 1300 cu. in. (0,021 m³). Dann, auch wenn der Balg 34 auf sein Minimalvolumen von 350 cu. in. (5,7 x 10&supmin;³ m³) zusammengedrückt wird, wird das Gesamtvolumen nur um 35% auf 850 cu. in. (0,014 m³) reduziert. Wie in den Figuren 5D bis 5F gezeigt ist, steigt die eingeschlossene Luft im Balg 34 und Speicher R System von einem Anfangsdruck von 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m) aus an, wenn der Balg 34 bei 17,125" (0,16 m) minimaler Höhe ist. In der Figur 5E erzeugt der Balgdruck von 29 psi (2,0 x 10&sup5; N/m²) eine nach oben gerichtete Kraft von 1800 lbs (816 kg). Berücksichtigt man das Verhältnis 1:2 zwischen dem Hebelarm für den Balg 34 und dem Hebelarm für die Last und die 175 lb (97 kg) des Gewichts der Lastplattform 20a des Hebewerks 20, kann das Hebewerk eine externe Last von ungefähr 725 lbs (329 kg) tragen.
Zum Vergleich steigt, wenn der gleiche Balg 34 ohne einen Speicher, wie in den Figuren 5A bis 5C verwendet wird, die eingeschlossene Luft im Balg 34 schärfer auf 60 psi (4,1 x 10&sup5; N/m) an, wenn der Balg 34 bei einer minimalen Höhe ist, wie in Figur 5E gezeigt ist, wobei dieser Druck eine externe Last von ungefähr 1700 lbs tragen kann.
Der Kurvenverlauf der Figur 5F zeigt die Höhe des Lasthebewerks in Figur 1 als eine Funktion der externen Last, wenn es durch den gekoppelten Balg und Speicher der Figuren 5D und 5E betrieben wird. Die Antwortkurven A bis C dieses Speichersystems sind tatsächlich gerader als die entsprechenden Kurven A bis C der Figur 5C für ein System ohne einen Speicher. Deshalb kann, wenn Kisten von ungefähr der gleichen Dichte auf das Hebewerk 20 wie in den Figuren 1 bis 4 aufgeladen werden, das Lasthebewerk 20 leichter betrieben werden, um die Oberseite der Last auf einer bequemen Höhe, die durch den Benutzer bestimmt wird, beizubehalten.
Wie zuvor erwähnt wurde, sollte, um die Kurven der Figur 5C merklich gerader zu machen, ein Luftspeicher R einen festgelegtes Volumen haben, das im wesentlichen mit der Differenz zwischen dem maximalen Volumen und dem minimalen Volumen des Balgs 34 übereinstimmt. Bevorzugterweise beträgt das Volumen des Speichers R zumindest 60% der Differenz im Volumen des Balgs 34, und bevorzugter zumindest 85%. In dem Beispiel der Figuren 5D bis 5F werden ausgezeichnete Ergebnisse erreicht, wenn das Volumen des Speichers R (500 cu. in. (8,2 x 10&supmin;³ m³)) ungefähr 110% der Differenz (450 cu. in. (7,4 x 10&supmin;³ m³)) im Volumen des Balgs 34 beträgt.
Darüberhinaus ist für einen gegebenen Anfangsdruck bei maximaler Hebewerkhöhe HMAX das Hebewerk 20 mit einem Speicher weniger "steif" als eines ohne Speicher. D.h., daß die Höheneinstellung für einen gegebenen Anstieg des externen Lastgewichts empfindlicher ist. Wie in der Figur 5F gezeigt ist, und zwar in der Kurve A (Anfangsdruck ist gleich 10 psi (6,9 x 10&sup4; N/m²)), ermöglicht das bessere Antwortverhalten, daß die Höhe des Hebewerks 20 auf eine minimale Hebewerkhöhe HMIN von ungefähr 6,25 Inches (0,16 m) eingestellt werden kann, auch für maximale Lasten so klein wie 800 lbs (363 kg). Um das Hebewerk 20 für schwerere, maximale Lasten einstellen zu können, braucht der Benutzer nur das System aus Balg 34 und Speicher R auf einen höheren Anfangsdruck aufzublasen. Vergleiche z.B. Figur 5F, wo die Kurven B bis F Anfangsdrücke von 20 bis 60 psi (1,4 x 10&sup5; bis 4,1 x 10&sup5; N/m²) betragen.
Wenn das Volumen des Speichers R zu groß ist, im Vergleich zu der Differenz im Volumen des Balgs 34, wenn der Balg 34 zusammengedrückt ist, wird sein interner Druck nicht ausreichend ansteigen, um eine Selbsteinstellung der Höhe des Hebewerks 20 geeignet durchzuführen. Deshalb beträgt das Volumen des Speichers R vorzugsweise nie mehr als 160% der Differenz im Volumen des Balgs 34, und besonders vorzugsweise nie mehr als ungefähr 135%.
Um eine plötzliche Bewegung des Lasthebewerks 20 zu vermeiden, kann der Balg 34 nur über ein normalerweise geschlossenes Luftventil V aufgeblasen oder abgelassen werden, das mit dem Speicher R luftgekoppelt ist. Eine erste Länge einer engen Röhrenleitung T mit relativ kleinem Innendurchmesser koppelt das Ventil V mit dem Speicher R und eine zweite Länge T' einer solchen engen Röhrenleitung koppelt den Speicher R mit dem Balg 34. Beispielsweise kann die enge Röhrenleitung T, T' eine Nylon-Röhrenleitung sein, die einen äußeren Durchmesser von 0,25" (6,4 x 10&supmin;³ m) und eine 0,040" (1,0 x 10&supmin;³ m) Wand mit geeigneter Länge hat.
Man nehme an, daß das Hebewerk 20 auf seiner minimalen Höhe HMIN ist und daß die Luft im Balg 34 und im Speicher auf einem Meßdruck 0 psi (d.h. auf absolutem Umgebungsdruck) ist. Man nehme weiterhin an, daß eine Hochdruck (100 psi (6,9 x 10&sup5; N/m²))-Versorgungsluftleitung (nicht gezeigt) mit dem normalerweise geschlossenen Einlaß des Ventils S verbunden ist, das einen Schnellverbindungshals hat, so daß das Ventil in S weit öffnet. Die enge Röhrenleitung T begrenzt die Rate, mit der Luft von der Hochdruckleitung in den Speicher R hineinfließen kann, um den Druck des Speichers R anzuheben, und die enge Röhrenleitung T' zwischen dem Speicher R und dem Balg 34 begrenzt die Rate, mit der Luft höheren Drucks vom Speicher R in den Balg 34 hinein fließen kann, um den Druck des Balgs anzuheben. Deshalb dauert es zumindest ein paar Sekunden, bis das Hebewerk 20 in Antwort auf die Luft hohen Drucks am Einlaß des Ventils S anzusteigen beginnt. Da auch ein plötzliches Öffnen des Ventils S, um eine Luft hohen Drucks einzulassen, nicht plötzlich den Luftdruck im Balg 34 ändern kann, gibt es keine plötzliche Bewegung des Hebewerks 20 nach oben.
Der Speicher R und die engen Röhrenverbindungen T, T' verhindern auch einen plötzlichen Verlust an Druck im Balg 34. Z.B. gehe man davon aus, daß das Hebewerk 20 mit Speicher R und Balg 34 mit einem geschlossenen Ventil S (mit der Versorgungsluftleitung entfernt) betrieben wird, wie in Figur 5F, auf der Kurve B (Anfangsdruck 20 psi (1,4 x 10&sup5; N/m²)) bei einem Punkt b bei einer Höhe von ungefähr 20 Inches und einem externen Lastgewicht von ungefähr 600 lbs (272 kg). Die Luft im Balg 34 ist dann auf einem angehobenen Druck irgendwo zwischen 20 und 48 psi (1,4 x 10&sup5; bis 3,3 x 10&sup5; N/m²) . Wenn ein-Aus'blasventil V weit geöffnet ist, begrenzt die enge Röhrenleitung T die Rate bzw. die Geschwindigkeit, mit der Luft aus dem Speicher R austreten kann, um den Druck des Speichers R abzusenken, und die enge Röhre T' zwischen dem Speicher R und dem Balg 34 begrenzt die Rate, mit der die Luft hohen Drucks im Balg 34 in den Speicher R niedrigen Drucks hineinfließen kann, um den Druck des Balgs abzusenkeii. Deshalb dauert es zumindest ein paar Sekunden, bis das Hebewerk 20 damit anfängt, in Antwort auf das Öffnen des Ausblasventils V abzusinken. Da auch ein plötzliches Öffnen des Ausblasventils V, um die Luft abzulassen, nicht plötzlich den Luftdruck im Balg 34 ändern kann, gibt es keine plötzliche Abwärtsbewegung des Hebewerks 20.
Diese Konstruktion hat auch den Vorteil, daß, wenn die enge Röhrenleitung T von den Ventilen S und V zum Speicher R oder die enge Röhrenleitung T' zwischen dem Speicher und dem Balg gebrochen oder unterbrochen ist, oder eine leckende Verbindung hat, der Luftdruck im Balg 34 noch allmählich abfällt, was eine plötzliche Abwärtsbewegung des Hebewerks 20 verhindert.
Schließlich, was das Vorlast-Problem betrifft, ist in der Praxis herausgefunden worden, daß, wenn die Anpassung des Hebewerks 20 an eine bestimmte Last nicht geeignet ist, eine Einstellung leicht durchgeführt werden kann, indem die Luftmenge im Balg 34 erniedrigt oder erhöht wird. Für eine Absenkeinstellung muß man nur das Luftausblasventil V des Balgs 34 öffnen. Für eine Erhöhungseinstellung wird nur eine gemeinsame Quelle für Druckluft, z.B. die Druckluftleitung oder ein Drucklufttank, zum Koppeln mit dem Schnellverbindungshals am Einlaßventil S benötigt.
Anders ausgedrückt stellt die Verwendung eines Druckluft- Balgs dem Benutzer einen zusätzlichen Freiheitsgrad für das einfache Ändern der maximalen Lastkapazität des Hebewerks 20 und zum Einstellen seiner Höhe zur Verfügung, was das Vorlast-Problem mildert.
Der Aufbau und die Arbeitsweise eines Hebewerks 20 gemäß der Erfindung wird nachfolgend im größeren Detail beschrieben. Wie in der Ausführungsform der Figur 6 gezeigt ist, hat das Hebewerks 20 ein zentral angelenktes Paar von äußeren und inneren Scherenbeinen 30 und 32 sowohl an seinem Vorder- als auch an seinem Hinterabschnitt. Eine rechtwinklige Basis 38 wird durch vordere und hintere, L-förmige Boden-Strukturwinkel 40, 42 und rechte und linke, L-förmige Boden-Endstrukturwinkel 44, 46 ausgebildet und wird durch rechte und linke Querriegel 48, 50 verstärkt. Diese Basiselemente sind in geeigneterweise miteinander verbunden, bevorzugterweise durch Schweißen oder Bolzen. Jedes Ende der Querriegel 48, 50 kann mit hervorstehenden Riegeln 48a, 50a zum Anbringen des Hebewerks 20 an einer Befestigungsstelle auf einem Geschäftsgang oder auf irgendeiner geeigneten Befestigungseinrichtung versehen sein. Wie mit größerem Detail in der Figur 15 zu sehen ist, sind vordere und hintere, innere Scherenbeine 32 durch Schweißen mit einem Querstab 32a verbunden, der drehbar in einem unteren Verbindungsstab 43 eingefügt ist, der wiederum an dem Bodenstrukturwinkel 44 durch den Durchgang durch Löcher und das Verschweißen mit diesen Löchern in einem Paar von vorderen und hinteren, rechtwinkligen Basisriegeln 45 angefügt ist, die an der oberen Fläche des Strukturwinkels 44 angeschweißt sind. Die rechten Enden der inneren Scherenbeine 32 sind drehbar mit der Basis 38 verbunden, da der Stab 32a drehbar über eine Buchse 33 in dem Verbindungsstab 43 eingefügt ist.
Auch wenn nicht spezifisch dargestellt, werden allgemein geeignete Lagerbuchsen an drehbaren Verbindungen und Anbringungen vorgesehen, um eine Reibung an Punkten in der Struktur des Hebewerks 20 zu reduzieren, wo es eine Rotation um ein anderes Teil herum gibt. Z.B. trägt in den Figuren 7 und 14 jedes innere Scherenbein 32 um den Mittelpunkt des Beins 32 herum einen nach außen abstehenden Drehstift 76, an dem eine reibungsreduzierende Lagerbuchse 76b in ein zentrales Loch 30a in einem entsprechenden äußeren Scherenbein 30 preßeingepaßt ist. GARLOCK-Markenlagerbuchsen, die von der Garlock Bushings Inc. of Thorofare, New Jersey hergestellt werden, bieten eine ausgezeichnete Reibungsreduktion und sind selbstschmierend an der inneren Oberfläche. Diese haben eine Stahlbuchse, die eine Bronzeschicht trägt, welche mit einem selbstschmierenden Material beschichtet ist, wie z.B. Tetraflugroethylen und Bleibeschichtung als die reibungsreduzierende Oberfläche.
Die linken Enden der vorderen und hinteren, äußeren Scherenbeine 30 sind an einen linken, unteren Stab 51 (Figuren 6 und 13) angeschweißt, der durch die Löcher in den Beinen 30 hindurchgeht. Wie im Detail in Figur 13 gezeigt ist, steht jedes Ende des Stabes 51 über das entsprechende Bein 30 hinaus, um ein entsprechendes vorderes und hinteres Rad 52 zu lagern, daß für eine Drehung mit niedriger Reibung durch eine Einrichtung aus einer Buchse oder einem Lager (nicht gezeigt) angebracht ist. Vordere und hintere Räder 52 verlaufen entlang des Bodens von entsprechenden L-geformten Führungen bzw. Spuren 53 in den vorderen und hinteren Bodenstrukturwinkeln 40, 42. Somit können die Bodenenden des Paares von äußeren Scherenbeinen 30 leicht nach links und rechts in den Bodenstrukturwinkeln 40, 42 sich bewegen.
Die oberen Enden der äußeren und inneren Scherenbeine 30, 32 sind in einer Art, die weiter unten beschrieben wird, angefügt, um einen rechtwinkligen Oberrahmen 54 (Figur 6) derart zu tragen, daß die rechten Enden der Beine 30 drehbar mit dem Rahmen 54 verbunden sind, und die rechten und linken Enden der Beine 32 können sich leicht nach links oder rechts -in einer horizontalen Führung 84 (Figur 57) im Rahmen 54 bewegen.
Der Oberrahmen 54 wiederum trägt einen drehbaren Rotationsring 56 (Figur 6), der dafür ausgelegt ist, eine beladene Palette oder eine andere externe Last zu tragen. Der Rotationsring 56 besteht aus einem ringförmigen Strukturwinkel 96, der einen Querschnitt hat, der wie ein umgedrehtes L ausgebildet ist. Der ringförmige Strukturwinkel 96 wird durch Verschweißen an Ort und Stelle eines gekreuzten, quer zu ihm liegenden Paares von Streben 58 verstärkt, wobei jede von ihnen auch ein zentrales Drehloch 60 (Figur 17) hat, in das eine Lagerbuchse P' für die drehbare Anordnung des Oberrahmens 54 um einen nach oben hervorstehenen Drehstift P (Figuren 9 und 17) preßeingepaßt ist, der in der Lagerbuchse P' drehbar eingesetzt ist. Eine Palette oder Last, die sich auf dem Rotationsring 56 des Lasthebewerks 20 befindet, kann somit leicht gedreht werden. Eine dünne, kreisförmige Abdeckplatte 62 aus Kunststoff oder Metall ist unterhalb des Rotationsrings 56 mit einem zentralen Anbringungsloch 60' vorgesehen, um den hervorstehenden Drehstift P (siehe Figur 17) unterzubringen. Die Abdeckplatte 62 trägt dazu bei, zu verhindern, daß der Benutzer seine oder ihre Finger in den potentiell gefährlichen Mechanismus unterhalb der Platte hineinsteckt, und hilft auch, daß kleine Gegenstände abgehalten werden, die ansonsten in den Mechanismus von der Palette aus während der Verwendung hinein fallen könnten.
Wie in der Figur 7 gezeigt ist, sind die vorderen und hinteren, inneren Scherenbeine 32 für die Festigkeiten durch Verschweißen an der Stelle von Boden- und oberen Strukturrohren 68 und 70 miteinander verbunden. Jedes Paar von Scherenbeinen 30, 32 ist zentral angelenkt.
Wie im größeren Detail in der Figur 14 zu ersehen ist, hat jedes innere Scherenbein 32 an seiner Mitte ein Loch 32a, in das ein Metall-Drehstift 76 mit großem Durchmesser (z.B. 2" Inch (0,051 m)) eingeschweißt ist. Ein äußeres Ende 76a des Stifts 76 ist mit einem leicht reduziertem Durchmesser ausgebildet und geht drehbar durch ein Buchsenlager 76b hindurch, das in dem zentralen Loch 30a in dem entsprechenden äußeren Scherenbein 30 eingefügt ist.
Die vorderen und hinteren Paare von Scherenbeinen 30, 32 der Figur 7 wirken zusammen, um zwischen ihnen eine untere Balg-Schale 78 drehbar zu lagern, in die der Kolben 34c des Balgs 34 durch Bolzen 35 (Figur 17) befestigt ist. Wie aus der Figur 14 im größeren Detail ersichtlich ist, ist ein inneres Ende 76c des Drehstifts 76 mit einem etwas reduzierten Durchmesser ausgebildet und geht drehbar durch eine Lagerbuchse 76d hindurch, die in einem entsprechenden vorderen und hinteren Loch 78a in der unteren Balg-Schale 78 eingefügt ist.
Wie in den Figuren 6, 7 und 9 gezeigt ist, ist der rechtwinklige Oberrahmen 54 aus vorderen und hinteren, C- förmigen, oberen Kanälen 81, 82 ausgebildet, die durch einen rechtsseitigen, hohlen, zylindrischen, oberen Endstab 83 (Figur 9) und einen linken, oberen Endstab 90 verbunden sind. Wie in der Figur 12 dargestellt ist, geht ein zylindrischer Stab 92 drehbar durch die Buchsenlager 87 in der Nähe der Enden des hohlen, zylindrischen Stabs 83 hindurch. Die vorderen und hinteren Enden des hohlen Stabs 83 sind durch Schweißstellen in entsprechenden Löchern in den rechten Enden der vorderen und hinteren, C-förmigen, oberen Kanäle 81, 82 gehalten. Die vorderen und hinteren Enden des Stabes 92 sind durch Schweißstellen in den entsprechenden Löchern in den rechten Enden der vorderen und hinteren, äußeren Scherenbeine 30 gehalten.
Somit sind die vordereri und hinteren, äußeren Scherenbeine 30 drehbar mit dem rechten Ende des rechtwinkligen, oberen Oberrahmens 54 verbunden.
Wie im größeren Detail in der Figur 11 gezeigt ist, ist ein linksseitiger, zylindrischer Stab 85 fest in entsprechenden Löchern in den linken Enden der vorderen und hinteren, inneren Scherenbeine 32 verschweißt, um diese miteinander zu verbinden. Jedes Ende des Stabes 85 steht über sein entsprechendes Bein 32 hinaus, um ein entsprechendes, vorderes oder hinteres Rad 86 zu tragen, das für eine Drehung mit niedriger Reibung mittels eines Buchsenlagers oder Lagers (nicht gezeigt) gelagert ist. Vordere und hintere Räder 86 laufen entlang dem Boden der entsprechenden C-förmigen Führungen 84 in den vorderen und hinteren Kanälen 81, 82, die den Kanal 82 festhalten, der durch den Balg 34 nach oben geschoben wird. Somit können die oberen Enden des Paares von inneren Scherenbeinen 32 leicht nach links und rechts in den oberen Kanälen 81, 82 sich bewegen.
Die rechten Enden der äußeren und inneren Scherenbeine 30, 32 sind jeweils mit den rechten Enden des Oberrahmens 54 bzw. der Basis 38 drehbar verbunden, während die linken Enden der Scherenbeine 30, 32 dazu frei sind, nach rechts bzw. nach links in Kanälen in den linken Enden der Basis 38 und des Oberrahmens 54 sich zu bewegen. Das hat den Effekt, daß der Oberrahmen 54 über und parallel zur Ebene der Basis 38 gehalten ist. Wenn die Scheren offen (Erhöhung des Winkels mit Bezug auf die Horizontale) sind, ist der Oberrahmen 54 mit Bezug zur Basis 38 angehoben. Da die oberen Enden der Scherenbeine 32 sich nach rechts bewegen, um das Hebewerk anzuheben, kann die maximale Höhe der Scheren festgelegt werden, indem Anschlagblöcke 88 in einer oder beiden von den vorderen und hinteren Führungen 84 in den vorderen und hinteren, oberen Kanälen 81, 82 (siehe Figuren 7 und 10) angeschweißt sind.
Ein Schließen der Scheren senkt den Oberrahmen 54 auf die Basis 38 ab, wobei zu diesem Zeitpunkt ein halbkreisförmiger Ausschnitt 82' in jedem der oberen Kanäle 81, 82 des Oberrahmens 54 einen Freigang für den Drehstift 76 (siehe auch Figur 17) bereitstellt. Das Lasthebewerk 20 enthält einen mechanischen, unteren Anschlagmechanismus, der bei der minimalen Höhe HMIN des Hebewerks wirkt. Auf der linken Seite ist ein Paar von Anschlagblöcken 47 (Figur 7) in dem linken Bodenendstab 46 neben der Vorder- und Rückseite derart verschweißt, daß, wenn die inneren Beine 32 auf die Horizontale abgesenkt worden sind, die linken Enden der Kanäle 81, 82 an den Anschlagblöcken 47 ruhen. Auf der rechten Seite sind vordere und hintere, rechtwinklige Basisriegel 45 (Figur 15) im rechten Bodenendstab 44 von ausreichender Höhe derart, daß, wenn die äußeren Beine 30 auf die Horizontale abgesenkt worden sind, der rechte, obere Endstab 83 an den Anschlag-Basisriegeln 45 ruht. Somit wird bei der minimalen Höhe HIN das Gewicht der Last- Plattform 20a auf die rechtwinklige Basis 38 über die Anschlagblöcke 47 und die Basisriegel 45 übertragen.
Wie in den Figuren 7 bis 9 gezeigt ist, ist ein horizontaler Tragring 94 um ein paralleles Paar von vorderen und hinteren, horizontalen, hohlen Speicher-Strukturrohren 100, 102 (Figur 9) befestigt und von diesen getragen wie folgt. Eine obere Balgschale 79 (Figur 7) wird ausgebildet, indem ein nach unten gerichteter, breiter, C-förmiger Kanal 80 bei einer zurückgezogenen Höhe zwischen den Speicher- Strukturrohren 100, 102 (Figuren 9 und 17) angeschweißt ist. Der Kanal 80 und die Strukturrohre 100 und 102 bilden dann auch ein H-förmiges Gitter, das sich nach vorne und hinten, wie in der Figur 9 gezeigt ist, erstreckt, indem ein Paar von vorderen und hinteren Horizontalarmen 106 angeschweißt ist. Die Arme 106 werden dann an den Tragering 94 angefügt, indem L-förmige Unterstützungsträger 108 oder ähnliches zwischen ihnen verschweißt werden.
Wie in der Figur 9 zu entnehmen ist, ist jedes offene Ende der Speicher-Strukturrohre 100, 102 abgedichtet, indem ein Verschweißen eines Plattenabschnitts 104' aus einem L- förmigen Unterstützungsträger 104 quer darüber verschweißt wird, wodurch jeweils ein Paar von Luftspeicherkammern 101, 103 ausgebildet wird, von denen jede ein festgelegtes Volumen von ungefähr 250 cu. in. hat. Jeder L-förmige Träger 104 ist auch an zwei Kanten mit dem Tragering 94 verschweißt, um eine zusätzliche Unterstützung für den Ring bereitzustellen.
Die Mitte des "H" wird durch Schweißen eines nach unten gerichteten, engen, C-förmigen Horizontalkanals 80a zwischen den vorderen und hinteren Speicher-Strukturrohren 100, 102 verstärkt. Die Oberseite des engen, C-förmigen Kanals 80a ist bündig mit der Oberseite der Strukturrohre 100, 102 und hat ein Paar von Zugriffslöchern 120' darin für Bolzen 120. Der zuvor erwähnte nach oben abstehende, zentrale Drehstift P ist an der Oberseite des Kanals 80a (Figur 17) verschweißt.
Das "H"-förmige Gitter (Figur 9) ist an dem rechtwinkligen Oberrahmen 54 befestigt, indem die Speicher-Strukturrohre 100, 102 an der Oberseite der vorderen und hinteren, C-förmigen, oberen Kanäle 81, 82 jeweils verschweißt sind.
Wie zuvor erwähnt wurde, ist der Boden des Balgs 34 (Figur 7) in der unteren Balgschale 78 (siehe Figur 17) befestigt, die durch den Drehstift 76 getragen ist. Z.B. gehen Bolzen 35 nach oben durch entsprechende Löcher in der unteren Balgschale 78 und sind in entsprechenden Gewindelöchern im Balgkolben 34c eingeschraubt. Die Oberseite des Balgs 34 ist in der oberen Balgschale 79 befestigt, die durch den Oberrahmen 54 getragen ist. Z.B. sind unter Verwendung der Zugriffslöcher 120' im engen Kanal 80a Bolzen 120 durch entsprechende Löcher in dem weiten Kanal 80 nach unten hindurch verlaufend und in entsprechenden Gewindelöchern in der oberen Anbringungsplatte 34a des Balgs 34 verschraubt.
Da der Drehstift 76 am Mittelpunkt sowohl der äußeren als auch der inneren Beine 30, 32 ist, ist er immer mittig in der Höhe zwischen der Basis 38 und dem Oberrahmen 54 (Figur 7). Da der Balg 34 zwischen dem Oberrahmen 54 und dem Drehstift 76 befestigt ist, erhöht sich, immer dann, wenn der Balg 34 in der Höhe um einen Betrag H ansteigt, entsprechend der Abstand zwischen dem Oberrahmen 54 und dem Drehstift 76 und der Abstand zwischen dem Drehstift 76 und der Basis 38 jeweils um H. Dies verursacht, daß die Lastplattform 20a, die von dem Oberrahmen 54 getragen ist, entsprechend um zweimal H über der rechtwinkligen Basis 38 angehoben wird. Anders ausgedrückt ist die Scherenverbindung, die durch die äußeren und inneren Beine 30, 32 gebildet ist, ein Hebelmechanismus, der den Balg 34 mit der Lastplattform 28a mit einem Verhältnis von 1:2 zwischen dem Hebelarm für den Balg 34 und dem Hebelarm für die Lastplattform 20a koppelt. Diese ermöglicht dem Balg, der einen relativ kurzen Bewegungsweg von ungefähr 11 Inches (0,28 m) hat, die Höhe der Lastplattform 20a um ungefähr 22 Inches (0,56 m) zu ändern.
Wie aus der Figur 7 jedoch ersichtlich ist, hat dieser Aufbau den wesentlichen Nachteil, daß, während die obere Balgschale 79 immer um eine vertikale Achse oder Zentrallinie 75 des Lasthebewerks 20 herum zentriert ist, sich die untere Balgschale 78 von der Zentrallinie 75 wegbewegt, wenn sich das Hebewerk 20 anhebt. Das liegt daran, daß die untere Balgschale 78 durch den Drehstift 76 getragen ist, der von der Mitte nach rechts durch die Beine 30, 32 wegbewegt wird, wenn sich das Hebewerk 20 anhebt. Für die Ausführungsform der Figur 7 kann diese horizontale Fehlausrichtung der unteren Balgschale 78 gegenüber der oberen Balgschale 79 so hoch wie ungefähr 3,5" (0,089 m) sein und verzerrt den Hauptkörper 34b des Balgs 34. Da eine zu starke Verzerrung des Hauptkörpers 34b einen korrekten Betrieb des Balgs 34 stören kann, ist ein steifer Metallstab oder eine steife Metallverbindung 41 (Figur 6) drehbar zwischen der vordereft, linken Ecke der unteren Balgschale 78 und eines nach oben gerichteten Vordervorsprungs an dem rechten Querstab 48 gekoppelt, um die untere Balgschale 78 zu neigen, um die Verzerrung des Balg-Hauptkörpers 34b zu reduzieren. Dieses Neigen beträgt bis ungefähr 15º von der Horizontalen im Maximum, wodurch es der unteren Schale 78 ermöglicht wird, gegenüber der oberen Schale 79 viel weiter versetzt zu sein, als ansonsten annehmbar sein würde. Vorzugsweise ist ein zweiter Metallstab oder eine zweite Metallverbindung 41 drehbar zwischen der hinteren, linken Ecke der unteren Balgschale 78 und eines oberen, hinteren Vorsprungs an dem rechten Querstab 48 derart gekoppelt, daß ein symmetrisches Paar solcher Stäbe 41 zusammen die untere Balgschale 78 neigt, um die Verzerrung des Balg-Hauptkörpers 34b zu reduzieren.
Eine Anzahl von Achsstiften 97 (Figur 9) sind für ein nach außen gerichtetes Hervorstehen durch angepaßte Löcher eingesetzt, die entlang des Tragerings 94 (Figur 8) verteilt sind und fest durch Verschweißen oder ähnliches an Ort und Stelle fixiert sind. Ein Tragerad 98 ist drehbar an dem Außenende jedes Achsstifts 97 mittels eines reibungsreduzierenden Buchsenlagers oder Lagers 99 gelagert. Das Rad 98 kann aus einem Material mit niedriger Reibung ausgebildet sein, wie z.B. einem Kunststoff mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMW), wie er z.B. von der Solidar Pacific Company of Portland, Oregon erhältlich ist. Wie in der Figur 8 gezeigt ist, läuft der Strukturwinkel 96 des Rotationsrings 56 auf den Rädern 98, wodurch es dem Rotationsring 56 ermöglicht wird, das er leicht gedreht werden kann auch wenn er eine externe Last trägt.
Wie aus den Figuren 8 und 17 ersichtlich ist, ist die dünne, kreisförmige Abdeckplatte 62, deren Durchmesser ungefähr der gleiche wie der des Tragerings 94 ist und die ein Zentralloch für den Drehstift P hat, über das H-förmige Gitter gelegt. Der Rotationsring 56 wird dann über den Tragering 94 derart gelegt, daß der ringförmige Strukturwinkel 596 auf den Rädern 98 (Figur 8) läuft und die Lagerbuchse P' in dem Loch 60 der Streben 58 auf dem Drehstift P im Kanal 80a (siehe insbesondere Figur 17) läuft.
Das System mit eingeschlossener Luft des Hebewerks 20 enthält die zwei Luftspeicher 101, 103 mit festem Volumen, die in dem Rahmen des Hebewerks ausgebildet sind, und zwar jeweils mit ungefähr 250 cu. inches. (4,1 x 10&supmin;³ m³), gekoppelt mit dem Balg 34, der ein Volumen von 800 cu. in. (0,013 m³) bei seiner maximal zulässigen Höhe und ein Volumen von 350 cu. in. (5,7 x 10&supmin;³ m³) bei seiner minimalen, zulässigen Höhe hat. Das Lufteinlaßventil S und das Luftauslaßventil V sind mit dem ersten Luftspeicher 101 durch eine kurze Länge (z.B. 6 Inch (0,152 m)) der engen Röhrenleitung 112 (Figur 9) verbunden, z.B. einer Nylon-Röhrenleitung mit 0,25" (6,4 x 10&supmin;³ m) äußerem Durchmesser und einer 0,040 Inch (1,0 x 10&supmin;³ m) Wand. Der erste Luftspeicher 101 ist mit dem zweiten Luftspeicher 103 durch eine kurze Länge (z.B. 13 Inch (0,33 m)) einer engen Röhrenleitung 114 verbunden. Der zweite Luftspeicher 103 ist mit einem Lufteinlaß 118 in der Balg-Oberplatte 34a durch eine kurze Länge (z.B. 9 Inch (0,23 m)) einer engen Röhrenleitung 116 verbunden. Das Unterteilen des festgelegten Volumens des Luftspeichers in dieser Art und Weise macht es einfacher, das gesamte festgelegte Volumen (500 cu. in. (8,2 x 10&supmin;³ m³)) in dem Rahmen unterzubringen, und erhöht die Dämpfung, die durch das festgelegte Volumen des Luftspeichers bereitgestellt ist.
Ein Lasthebewerk, das derart aufgebaut ist, wird normalerweise durch Aufblasen mit Luft von einer Hochdruck- Versorgungsluftleitung (nicht gezeigt) auf einen spezifischen Anfangsdruck mit keiner externen Last initialisiert. Dieser Anfangsdruck verurs-acht, daß sich das unbeladene Hebewerk auf seine maximale Höhe HMAX anhebt. Der bevorzugte Anfangsdruck wird durch die angenommene, maximale, externe Last und die gewünschte "Steifigkeit" der Antwort des Hebewerks 20 bestimmt. Z.B. besteht ein bevorzugter Weg, das Hebewerk 20 zu verwenden darin, den Anfangsdruck derart auszuwählen, daß eine externe Last von 3/4 der maximalen Last das Hebewerk 20 auf seine minimale Höhe HMIN komprimiert. Dies ermöglicht, daß das letzte 1/4 der maximalen Last hinzugefügt werden kann, und zwar bei einer bequemen Höhe auf der Oberseite der anderen 3/4 der Last. Von einer anfänglichen Maximalhöhe HMAX (z.B. 30 Inches (0,76 m)) bei keiner externen Last fällt das Hebewerk 20 auf eine minimale Höhe HMIN (8,5 Inches (0,22 m)) für eine symmetrische, externe Last LBMAX von 3/4 der maximalen externen Last LMAX ab. Dieser Betrag von Steifigkeit arbeitet normalerweise bei typischen Lasten gut, wie z.B. Kisten, die dafür vorgesehen sind, auf einer Palette in mehreren Schichten bis zu einer Höhe von 45 Inches (1,1 m) aufgestapelt zu werden.
Es könnte jedoch sehr dichte Lasten (z.B. eine Einzelne, eine Schicht mit niedriger Höhe aus Schwermetall-Gegenständen) geben, die einen geringeren Hub durch das Hebewerk 20 erfordern, wenn die externe Last von 0 bis 3/4 der maximalen Last LMAX erhöht wird. In diesen Fällen kann ein größerer Anfangsdruck verwendet werden, so daß die Antwort des Hebewerks 20 steifer ist und es einen geringeren Hub gibt.
Ein Luftdruck-Meßgerät G (Figur 9) kann optional am Hebewerk 20 neben dem Einlaß zum Messen des Drucks der eingeschlossenen Luft vorgesehen sein, oder ein externes Meßgerät kann zeitweise mit dem Einlaß verbunden werden, wenn notwendig, um den Luftdruck zu messen, wie es z.B. gemacht wird, wenn der Luftdruck von Fahrzeugreifen gemessen wird.
Der Anfangsdruck wird typischerweise ohne eine externe Last gesetzt, wobei in diesem Fall das Hebewerk 20 auf seiner maximalen Höhe HMAX ist. Sobald der Anfangsdruck gesetzt worden ist, wird die Versorgungsluftleitung abgetrennt und das Ventil S schließt automatisch, so daß das Hebewerk 20 als System mit eingeschlossener Luft arbeitet. Während des Betriebs kann die Arbeitshöhe reduziert werden und die Antwort bzw. das Antwortverhalten des Hebewerks 20 kann weniger steif gemachü werden, indem das Ausblasventil V geöffnet wird, um Luft auszulassen. Wenn die Arbeitshöhe angehoben werden muß und die Antwort des Hebewerks 20 steifer gemacht werden soll, muß die Versorgungs-Luftleitung nur zeitweise wiederverbunden werden, um Luft einzuführen.
Obwohl für eine gegebene Maximallast der empfohlene Anfangsdruck aus dem Kurvenverlauf der Figur 5F bestimmt werden kann, wird ein viel einfacheres Verfahren zum Bestimmen des empfohlenen Anfangsdrucks durch Beobachtung und Luftdruckeinstellung in dem Flußdiagramm der Figur 18 gezeigt. In dem Diagramm werden Schritte, die durch den Benutzer durchgeführt werden, in rechtwinkligen oder rautenförmigen Rahmen gezeigt, und die Antwort des Hebewerks 20 wird in Rahmen mit runden Ecken gezeigt. Beim Schritt 1 entfernt der Benutzer die gesamte externe Last vom Hebewerk 20 und Luft wird bis zu einem Anfangsdruck eingeführt, der größer ist als derjenige, der benötigt wird, um 3/4 der angenommenen Maximallast zu tragen. Der Wert dieses Drucks ist der empfohlene maximale Anfangsdruck für das Hebewerk 20 (z.B. 60 psi (4,1 x 10&sup5; N/m²) für die Ausführungsform, die hier beschrieben worden ist) . Jedoch, wenn der Benutzer Erfahrung mit dem Hebewerk 20 gewinnt, ist es für gewöhnlich für ihn oder sie möglich, die Anfangsdrücke zu ermitteln, die kleiner als der empfohlene maximale Anfangsdruck sind, aber nichts desto weniger sehr wahrscheinlich größer sind als für das Tragen notwendig ist, nämlich die maximale, symmetrische, externe Last LBMAX, die ungefähr 3/4 der angenommenen maximalen Last LMAX ist.
Ein Benutzer, der mit dem Hebewerk 20 Erfahrung gewonnen hat, kann möglicherweise den Schritt 1 ohne Lesen des internen Anfangsdrucks am Meßgerät durchführen. Ein erfahrener Benutzer kann stattdessen abschätzen, wann der Anfangsdruck dazu ausreicht, LBMAX (ungefähr 3/4 der angenommenen maximalen Last LMAX) zu tragen, indem er das Aufblähen des Balgs 34 beobachtet. Eine solche Abschätzung ist möglicherweise, obwohl grobe für den Schritt 1 wirksam, wenn sie vorsichtig derart ausgeführt wird, daß tatsächliche Anfangsdrücke etwas höher als abgeschätzt verwendet werden.
Nachdem das Hebewerk 20 bei R1 mit Anhebung auf seine maximale Höhe HMAX geantwortet hat, legt der Benutzer beim Schritt 2 die angenommene maximale, symmetrische Last LBMAX auf das Hebewerk 20. Das Hebewerk 20 antwortet bei R2 mit einem Absinken auf eine Höhe größer als die minimale Höhe.
Beim Schritt 3 öffnet der Benutzer das Ventil V wie benötigt, um ausreichend Luft vom Hebewerk 20 auszulassen, um ihm zu ermöglichen, gerade auf seine minimale Höhe HMIN abzusinken. Das Hebewerk 20 sinkt auf seine minimale Höhe HMIN bei R2 ab. Der Benutzer probiert dann beim Abschätzen des Schritts 4 das Hebewerk 20 aus, um zu bestimmen, ob die resultierenden Lasthöhen und Steifigkeit der automatischen Höheneinstellung zufriedenstellend sind. Wenn sie dies sind, ist die Initialisierung vollständig (Schritt 6). Ansonsten schreitet der Benutzer fort zum Einstellschritt 5, um Luft dem Hebewerk 20 hinzuzufügen oder um Luft von diesem abzulassen, um entsprechend die Höhe und Steifigkeit des Hebewerks 20 zu erhöhen oder abzusenken. Diese Einstellungen der Luftmenge im System aus Balg 34 und Speicher R kann durchgeführt werden, während eine externe Last auf dem Hebewerk 20 ist und entlang eines Kontinuums von Werten durchgeführt werden.
Der Benutzer kehrt danü zum Abschätzschritt 4 zurück und fährt damit fort, wie angegeben, bis eine zufriedenstellende Lasthöhe und Hebewerkeinstellung ihm oder ihr ermöglicht, zu bestimmen, daß die Initialisierung abgeschlossen ist (Schritt 6).
In dieser Art und Weise kann der Benutzer den Druck des Hebewerks 20 durch Beobachtung und Experiment mit der tatsächlichen maximalen, symmetrischen Last LMAX, und zwar überlegt ohne die Verwendung von Diagrammen oder Berechnungen, initialisieren und kann Einstellungen entlang eines Kontinuums ausführen.
Immer wenn es wesentliche Änderungen in der maximalen, externen Last LMAX oder der Lastdichte gibt, kann der Benutzer das Hebewerk 20 durch Verwenden des Verfahrens der Figur 18 erneut initialisieren. In vielen Fällen kann der Benutzer jedoch eine Einstellung auch bei einer wesentlichen Änderung der maximalen, externen Last LMAX, oder der Lastdichte oder von Umgebungszuständen (z.B. von Temperaturänderungen) vornehmen, indem er nur die Modifizierungsroutine der Schritte 4 bis 6 reaktiviert, was mit einer Last auf dem Hebewerk 20 durchgeführt werden kann. Dies ist insbesondere hilfreich, wenn die Änderung nur eine vorübergehende ist.
Z.B. wird ein Hebewerk, das normalerweise in einer luft-klimatisierten Fabrik betrieben wird, verwendet, wenn die Luftklimatisierung ausgeschaltet ist. Eine höhere Umgebungstemperatur hebt den Luftdruck im Balg 34 und dem Speicher R an. Wenn er bemerkt, daß das Hebewerk steifer als gewöhnlich ist, läßt der Benutzer etwas Luft ab. Später, wenn die Luftklimatisierung wieder eingeschaltet ist und die Antwort des Hebewerks 20 nicht steif genug ist, fügt der Benutzer zusätzliche Luft zu.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf besondere Ausführungsformen beschrieben ist, erkennen Fachleute, daß viele Variationen verwendet werden können.

Claims

1. Selbsteinstellendes Lasthebewerk (20), das aufweist:

eine Basis (20b)

eine Lastplattform (20a)

eine vertikal ausdehnbare Verbindung (30, 32), die zwischen der Lastplattform und der Basis gekoppelt ist; und eine Stellgliedeinrichtung zum Aktivieren des Hebewerks, um die Plattform relativ zur Basis anzuheben, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgliedeinrichtung aufweist;

eine Stellgliedkammer, die aufweist:

einen komprimierbaren Balg (34), der zwischen der Lastplattform und der Basis oder zwischen der Verbindung und einer von der Lastplattform und der Basis gekoppelt ist; und

einen Fluidspeicher (R) mit festgelegtem Volumen, der in Fluidkommunikation mit dem Balg (34) durch eine erste Fluidkoppeleinrichtung (116) derart gehalten ist, daß der Fluidspeicher (R) Fluid dem Balg (34) bereitstellt, wenn sich der Balg (34) ausdehnt, und Fluid von dem Balg (34) empfängt, wenn sich der Balg (34) zusammenzieht; und ein normalerweise geschlossenes Fluid-Einlaß/Auslaß- Ventil (v), das in Fluidkommunikation mit der Stellgliedkammer durch eine zweite Fluidkoppeleinrichtung (T) gehalten ist.

2. Hebewerk gemäß Anspruch 1, worin der Balg (34) zwischen einem vorgegebenen, maximalen Balgvolumen und einem vorgegebenen, minimalen Balgvolumen komprimierbar ist und worin der Fluidspeicher (R) ein festgelegtes Volumen hat, das im wesentlichen mit der Differenz zwischen dem maximalen Balgvolumen und dem minimalen Balgvolumen vergleichbar ist.

3. Hebewerk gemäß'Anspruch 2, worin der Fluidspeicher (R) ein festgelegtes Volumen hat, das zumindest 60% der Differenz zwischen dem vorgegebenen, maximalen Balgvolumen und dem vorgegebenen, minimalen Balgvolumen hat.

4. Hebewerk gemäß Anspruch 3, worin der Fluidspeicher (R) ein festgelegtes Volumen hat, das zumindest 85% der Differenz zwischen dem vorgegebenen, maximalen Balgvolumen und dem vorgegebenen, minimalen Balgvolumen beträgt.

5. Hebewerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die zweite Fluidkoppeleinrichtung (T) das Einlaß/Auslaß-Ventil (v) mit dem Fluidspeicher (R) der Stellgliedkammer koppelt.

6. Hebewerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die erste und/oddr die zweite Fluidkoppeleinrichtüng eine Dämpfungseinrichtung aufweisen.

7. Hebewerk gemäß Anspruch 6, worin die Dämpfungseinrichtung eine enge Röhrenleitung (T,T') aufweist.

8. Mebewerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Speicher zumindest teilweise innerhalb entweder der Plattform oder der Basis angeordnet ist.

9. Hebewerk gemäß Anspruch 8, worin der Speicher (R) zumindest zwei Speicherkammern (101,103) aufweist, die durch eine enge Röhrenleitung (114) gekoppelt sind.

10. Hebewerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die eine von der Plattform und der Basis die Basis ist.

11. Hebewerk gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die eine von der Plattform und der Basis die Plattform ist.

12. Hebewerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin, die Plattform einen Rotationsring (56) aufweist.

13. Hebewerk gemäß Anspruch 12, wenn an den Anspruch 8 und 11 angehängt, worin die oder jede Speicherkammer (101,103) den Rotationsring (56) trägt.

14. Hebewerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Verbindung (30,32) eine vertikal ausdehnbare Scherenverbindung ist.

15. Hebewerk gemäß Anspruch 14, worin die Scherenverbindung (30,32) einen vertikal zwischenangeordneten Drehstift (76) hat und worin der komprimierbare Balg (34) mechanisch zwischen der Lastplattform und dem zwischenangeordneten Drehstift gekoppelt ist.

16. Hebewerk gemäß Anspruch 14 oder 15, worin der komprimierbare Balg (34) ein unteres Ende hat, das an einer Balgschale (78) befestigt ist, die durch einen zwischenangeordneten Drehstift der Scherenverbindung getragen ist, und worin das Lasthebewerk eine Neigungseinrichtung hat, die zwischen der Balgschale und der Basis zum Neigen der Balgschale gekoppelt ist.

17. Hebewerk gemäß Anspruch 16, worin die Neigungseinrichtung einen Stab (41) enthält, der zwischen der Balgschale und der Basis zum Neigen der Balgschale gekoppelt ist.

18. Hebewerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das maximale Volumen, auf das der Balg ausgedehnt werden kann, durch einen mechanischen Anschlag (70) bestimmt ist, der mit der Verbindung mechanisch gekoppelt ist.

19. Hebewerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das maximale Volumen, auf das der Balg komprimiert werden kann, durch einen mechanischen Anschlag (68) bestimmt ist, der zwischen der Basis und der Lastplattform gekoppelt ist.

20. Hebewerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Fluid ein Gas ist.

21. Hebewerk gemäß Anspruch 20, worin das Gas Luft ist.

22. Verfahren zum Setzen eines Lasthebewerks (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche für eine vorgegebene, maximale, externe Last, wobei das Lasthebewerk selbsteinstellend zwischen einer spezifizierten, maximalen Höhe und einer spezifizierten, minimalen Höhe ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Einführen eines Fluids in das Ventil (v), bis die Fluidmenge in der Stellgliedkammer höher als benötigt ist, um das Lasthebewerk über seine minimale Höhe hinaus anzuheben, wenn es eine externe Last von ungefähr 3/4 der vorgegebenen maximalen, externen Last trägt;

Legen einer externen Last auf das Lasthebewerk von ungefähr 3/4 der vorgegebenen, maximalen, externen Last;

Warten bis sich das Lasthebewerk selbst auf eine entsprechende Höhe über seiner minimalen Höhe einstellt;

Öffnen des Ventils, um Fluid aus der Stellgliedkammer abzulassen, bis das Lasthebewerk gerade auf seine minimale Höhe abgesunken ist; und

Schließen des Ventils.

23. Verfahren zum Beibehalten der oberen Oberfläche einer variierenden Last aus stapelbaren Gegenständen von ungefähr der gleichen Dichte bei einer vorgegebenen Höhe, wobei ein maximales Gesamtgewicht für die Gegenstände gegeben ist, das die Schritte aufweist:

(a) Bereitstellen eines selbsteinstellenden Lasthebewerks gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21;

(b) Bereitstellen von Fluid in der Fluid-Stellgliedkammer in einer vorgegebenen Menge, die ausreicht, um die Lastplattform, wenn sie eine externe Last von ungefähr 3/4 einer vorgegebenen, maximalen, externen Last trägt, auf einer Höhe zu tragen, und die die obere Oberfläche einer solchen 3/4-maximalen, externen Last auf die gleiche Höhe wie die maximale Hebewerkhöhe bringt; und

(c) Legen der stapelbaren Objekte auf das Hebewerk wie benötigt.

24. Verfahren gemäß Anspruch 22 oder 23, das die vorhergehenden Schritte des Entfernens im wesentlichen der gesamten, externen Last von dem Lasthebewerk und des Wartens, bis das Lasthebewerk sich auf seine maximale Höhe selbst eingestellt hat, aufweist.

25. Verfahren gemäß Anspruch 22, 23 oder 24, das die nachfolgenden Schritte aufweist:

überwachen der Selbsteinstellung des Lasthebewerks, während es betrieben wird; und

Einführen von Fläid in das Ventil oder Ablassen von Fluid aus dem Ventil wie benötigt, um die Selbsteinstellung des Lasthebewerks zu verbessern.