SE1050386A1 - Anordning vid ett hydrauliskt drivsystem för ett robotfordon. - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en anordning vid ett hydrauliskt drivsystem för ett fjärrstyrt, elektriskt drivet robotfordon (1), av den typ som dels innefattar ett antal av fordonet uppburna stationära hydrauliskt verksamma arbetsorgan omfattande en i ett vertikalplan manövrerbar arm (7) som är vridbart lagrat uppburen på fordonet för svängning i ett horisontalplan omkring en vertikal axel (5), en framdrivningsanordning (10) för körning av fordonet medelst larvband (13), ett antal stödben (14) för lyftande av fordonet från ett underlag; dels omfattande ett utbytbart arbetsverktyg (9) som är fastsatt i den fria änden av ett i manöverarmen anordnat snabbfäste (8) och som försörjs med drivmedium från en hydraulkrets som är gemensam för såväl de stationära arbetsorganen som det utbytbara arbetsverktyget och vilken krets innefattar ett pumporgan (22), ett ledningssystem (23, 25), en riktningsventil (29) och en hydraulmedietank (24) för mottagande av hydraulmediet från någon av förbrukarna efter utfört arbete. För ökad verkningsgrad n är förbrukat hydraulmedium som går i retur från det utbytbara arbetsverktyget (8), anordnat att via en separat förbiledning (38c) ledas förbi riktningsventilen (29) till medietanken (24).(fig- 3)

Description

10 15 20 25 30 35 2 brythammare ett av de mest energikrävande med på förhand satta prestanda i form av slagfrekvens (slag/minut).

Det elektriskt drivna pumporgan som föreliggande robotfordon är utrustat med är redan på förhand dimensionerat att alstra det hydraultryck som erfordras för att driva de olika maskindelarna för omställning och manövrering. Emedan det elektriskt drivna pumporganet för robotfordonet av både kostnads- och utrymmesskäl är redan på förhand dimensionerat med så små marginaler som möjligt har det visat sig vara svårt att praktiskt dimensionera hydraulsystemet så att de på ett effektivt sätt tillåter kontinuerligt arbetande arbetsverktyg att anslutas. Som tidigare angivits är pumporganet, ventilorgan och övriga i hydraulsystemet ingående delar dimensionerade med små marginaler att varje onödigt strömuttag elimineras.

Det har konstaterats att vid kraftigt dimensionerat pumporgan för att klara av att också förse de mest energikrävande arbetsredskapen med erforderlig kraft, så följer att på grund av den större pumpens märkeffekt måste även, för att undvika överbelastning, tillhörande elektrisk utrustning med elcentral, säkringar och kraftledningar anpassas genom att dimensioneras upp. Det bör underförstås att behov av större drivström och därmed säkringstal inte bara innebär kostnadsökningar som sådana, utan ställer också väsentligt större krav på det externa nät som skall tillhandahålla drivström till robotfordonet.

Ett första syfte med uppfinningen är åstadkomma en anordning vid ett hydrauliskt drivsystem av angivet slag som bidrar till väsentligen förbättrad verkningsgrad r] än hittills kända system. Ett andra syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett anordning vid ett hydraulisk drivsystem av angivet slag som gör det möjligt att inte bara minska effektkraven det elektriska pumporganet utan även på tillhörande elektrisk utrustning, elcentral, säkringar, kraftledningar samt på det externa elkraftnätet. Som en följd därav kan också robotfordonets effektivitet som helhet väsentligen förbättras.

Dessa syften med uppfinningen uppnås genom en anordning vid ett hydrauliskt drivsystem för ett robotfordon av ovan angivet slag som erhållit de särdrag och kännetecken som anges i patentkravet 1. lnsikten som ligger till grund för föreliggande uppfinning är att genom att framförallt reducera flödesförluster som uppträder i hydraulkretsen för de mest energikrävande arbetsredskapen kan betydande fördelar erhållas. Bland annat genom att det härvid kan tillses att hydrauldrivna arbetsverktyg av slagverkstyp som ofta utnyttjas under huvuddelen av fordonets driftstid, exempelvis en hydraulisk brythammare, kan arbeta med full arbetskapacitet och ringa flödesförluster.

Ett utföringsexempel av uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar på vilka; Fig. 1 visar en sidovy av ett fjärrstyrt elektriskt drivet robotfordon enligt uppfinningen med ett av denna i en manöverarm uppburet, utbytbart arbetsverktyg, W:\Other_Casedocuments\Patent\P410-\P41001093SE00\100419 besk.doc 10 15 20 25 30 35 3 Fig. 2 visar en sidovy i delförstoring ett parti med s.k. snabbkopplingar belägna på manöverarmen och från vilka ett slangledningspar (till- och returflöde) sträcker sig fram till arbetsverktyget, och Fig. 3 visar ett hydrauliskt kopplingsschema över de anordningar som ingår i robotfordonets hydraulkrets.

Det i fig. 1 och 2 visade fjärrstyrda elektriskt drivna robotfordonet 1 innefattar allmänt ett chassi 2 med en överdel 3 och en underdel 4. Överdelen 3 är vridbart lagrad på underdelen 4 för svängning i ett horisontalplan omkring en vertikal axel 5, varvid vridpåverkan sker medelst en hydraulmotor 6 (ej visad). På överdelen 3 är anordnad en i ett vertikalplan manövrerbar arm 7 som omfattar ett antal inbördes ledbart förenade armdelar.

Manöverarmens 7 ena ände är ledbart förenad förbunden med överdelen 3 och vars fria andra ände har ett snabbfäste 8 för fastkoppling av ett hydrauldrivet arbetsverkverktyg 9, som exempelvis kan utgöras av en brythammare, en sax, en kapsåg eller liknande. I föreliggande utföringsexempel är robotfordonet 1 anordnat att bära ett slagverktyg iform av en hydrauldriven brythammare. Underdelen 4 är försedd med en hydrauliskt verksam framdrivningsanordning 10 omfattande två medelst hydraulmotorer 11 individuellt drivna hjulaxlar 12 varvid körning av maskinen sker medelst parallellt kring axlarna löpande larvband 13. l underdelens 4 hörn, dvs. i de delar där underdelens sidor möts, är hydrauliskt påverkbara stödben 14 anordnade. Stödbenen 14 liksom övriga inbördes ställbara maskindelar hos robotfordonet 1 manövreras på konventionellt sätt medelst dubbelverkande hydraulcylindrar 15, dvs. den typ av hydraulcylindrar där en kolvstång är dubbelverkande och kan dras in respektive skjutas ur cylindern samt inställas i önskat läge. Eftersom föreliggande uppfinning inte direkt avser nämnda hydraulcylindrar 15 eller därtill hörande maskindelar har i förtydligande syfte en del av dessa delar utelämnats i fig. 1.

Med hänvisning till fig. 3 utnyttjar det hydrauliska systemet enligt uppfinningen en elektrisk motor 21, vilken driver en hydraulmediepump 22 vars ingångssida 2a är via en ledning 23 kopplad till en hydraulmedietank 24. Pumpens 22 utgångssida 2b är via en ledning 25 kopplad till en inloppssida 3a av en riktningsventil 29 med uppgift att styra flödets storlek och riktning. Av tydlighetsskäl har symboler för ventilens 29 flödesvägar utelämnats i fig. 3. Ledningen 30 är en returledning från riktningsventilens 29 utloppssida 3b till medietanken 24 och är riktningsventilens 29 inloppssida 3a via ledningen 25 kopplad till hydraulmediepumpen 22. Av tydlighetsskäl har också riktningsventilens 26 styrdon utelämnats i fig. 3.

Fràn fig. 3 framgår att den enda hydraulmediepumpen 22 betjänar såväl robotfordonets omställbara stationära maskindelar och förbrukare, dvs. stödben 12 manöverarm 6, framdrivningsanordningens 9 hydraulmotorer, som det av robotfordonet uppburna och utbytbart anordnade hydrauldrivna arbetsverkverktyget 8. Med uttrycket W:\Other_Casedocuments\Patent\P410-\P41001093SEOO\100419 besk.doc 10 15 20 25 30 35 4 stationära maskindelar avses härvid arbetsorgan som är avsedda att bilda del av robotfordonet som helhet, dvs. delar som sitter på robotfordonet oberoende av dettas arbetsuppgift. Med uttrycket utbytbart avses att en förbrukare är avsedd att lösgörbart monteras på robotfordonet och som väljs beroende på aktuell arbetsuppgift för fordonet, varvid hydraulisk anslutning lämpligen sker medelst snabbkoppel av den kända typ som används vid hopkoppling av hydraulledningar. Med I, ll, lll, IV och V betecknas ett respektive block hos riktningsventilen 29 som lämpligen utgörs av en enhet uppbyggd av seriekopplade block där varje som ett ventilhus utformat block är sammanfogade med plana ytor, och ett utlopp från en ventil är förbundet med inloppet hos nästa osv., så att gemensamma flödesvägar löper genom serien av block. Vart och ett av blocken I, ll, lll, lV, V har en manöversektion 30 med tillhörande ventilslid (ej visad). På känt sätt sträcker sig gemensamma flödesvägar för riktningsventilens 29 respektive block genom hela den sålunda bildade riktningsventilen.

Varje block I, ll, lll, lV, V har portar betecknade A och B och genom vilka hydraulmediet kan passera in och ut ur ventilen. Med A betecknas blockets utloppsport via vilken hydraulmediet är avsett strömma ut ur ventilen och med B betecknas blockets inloppsport via vilken hydraulmediet, efter utfört arbete, strömmar i retur tillbaka in i ventilen och vidare till hydraulmedietanken 24. Riktningsventilens 29 första block betecknas med I 22 och hydraulmedietanken 24. Det vill säga det block av riktningsventilen 29 vars inloppssida 3a och avser det block som är beläget närmast hydraulmediepumpen via ledningen 25 är kopplad till hydraulmediepumpen 22 och vars utloppssida 3b via returledningen 31 är kopplad till medietanken 24.

I delförstoringen i fig. 2 visas ett antal s.k. snabbkopplingar 35a, 35, och 35c avsedda för sammankoppling av två hydraulmedieledningar. Snabbkopplingarna 35a, 35, och 35c är uppburna på manöverarmen 7 via ett fäste 36. Från snabbkopplingarna 35a och 35b sträcker sig ett första böjligt ledningspar 38a, 38b bakåt till riktningsventilens 29 första block l, där de är anslutna till de respektive portarna A och B samt sträcker sig ett ledningspar framåt till arbetsverktyget för att förse detta med till- och returflöde. Från snabbkopplingen 35c sträcker sig en böjlig ledning 38c, via en hydraulmediekylare 39 och ett filterorgan 40, omedelbart till hydraulmedietanken 24, dvs. utan att passera genom riktningsventilen 29. l fig. 3 återfinns snabbkopplingarnas motsvarigheter varvid snabbkopplingarna 35a och 35b bildar ett kraftuttag för anslutning av arbetsverktyg (verkställande don) som kräver kraft i två olika riktningar (port A och B), exempelvis en klippsax medan ett arbetsverktyg som kräver ett väsentligen kontinuerligt flöde (motorflöde) ansluts till snabbkopplingarna 35a och 35c och således till port A samt direkt till hydraulmedietank 24 för returflödet. Tack vare att nämnda energikrävande arbetsverktyg W:\Other_Casedocuments\Patent\P410-\P41001093SE00\100419 besk.doc 10 15 20 25 5 leder sitt returflöde omedelbart till medietanken 24, dvs. utan att flödet behöver passera riktningsventilen 26, så kan flödesförlusterna hållas nere.

Det bör underförstås att riktningsventilen 29 genom sin konstruktion oundvikligen genererar ett visst tryckfall mellan portarna A och B, varvid nämnda tryckfall ökar beroende på hydraulmediets transportväg genom riktningsventilen 26 innan det slutligen när hydraulmedietanken 24. Vidare bör det inses att vid ökat flöde genom ventilen ökar också tryckfallet. Vidare ökar givetvis flödesförlusterna beroende på inbyggnadselementens art och passerande av ventiler, kanaler och anslutningsstycken samt med ledningarnas längd som helhet. Lämpligen dimensioneras hydraulsystemet och väljs också pumporganet 22 uteslutande mot det energibehov som det mest energikrävande arbetsredskapen har, vilket i detta fall utgörs av den hydrauliska brythammaren.

För att hålla flödesförlusterna på ett minimum är det utbytbara hydrauldrivna arbetsverktyget 8 anordnat att utnyttja riktningsventilens 29 första block l, emedan hydraulflödet genom nämnda arbetsverktyg normalt är väsentligen större än robotfordonets övriga stationära arbetsorgan 6, 7, 10, 14. På motsvarande sätt har baserat på erforderligt flödesbehov robotfordonets 1 stationära arbetsorgan 6, 7, 10, 14, anslutits på ett fördelat sätt till riktningsventilens 29 återstående block ll-V. Härvid har manöverarmens 7 dubbelverkande hydraulcylindrar 15 anslutits till det därnäst följande andra blocket ll, hydraulmotor 6 för svängning av chassits 2 överdel 4 till det tredje blocket lll, framdrivningsanordningens 10 två hydraulmotorer 11 till det fjärde blocket lll, och de hydrauliskt påverkbara stödbenen 14 till det femte blocket V. Det bör underförstås att nämnda block bara bör betraktas som symboliskt, emedan ett block kan omfatta ett flertal sammanfogade ventilhus exempelvis omfattar manöverarmen fyra dubbelverkande hydraulcylindrar 15 för manövrering av dessa armdelar.

Uppfinningen är ej begränsad till det ovan beskrivna och det på ritningarna visade utan kan ändras och modifieras på en rad olika sätt inom ramen för den i efterföljande patentkrav angivna uppfinningstanken.

W:\Other_Casedocuments\Patent\P410-\P41001093SE00\100419 besk.doc

Claims (1)

10 15 20 25 30 35 6 PATENTKRAV . Anordning vid ett hydrauliskt drivsystem för ett fjärrstyrt, elektriskt drivet robotfordon (1 ), av den typ som dels innefattar ett antal av fordonet uppburna stationära hydrauliskt verksamma arbetsorgan omfattande en i ett vertikaiplan manövrerbar arm (7) som är vridbart lagrat uppburen på fordonet för svängning i ett horisontalplan omkring en vertikal axel (5), en framdrivningsanordning (10) för körning av fordonet medelst larvband (13), ett antal stödben (14) för lyftande av fordonet från ett underlag; dels omfattande ett utbytbart arbetsverktyg (9) som är fastsatt i den fria änden av ett i manöverarmen anordnat snabbfäste (8) och som försörjs med drivmedium från en hydraulkrets som är gemensam för såväl de stationära arbetsorganen som det utbytbara arbetsverktyget och vilken krets innefattar ett pumporgan (22), ett ledningssystem (23, 25), en riktningsventil (29) och en hydraulmedietank (24) för mottagande av hydraulmediet från någon av förbrukarna efter utfört arbete, k ä n n e t e c k n a d av att förbrukat hydraulmedium som går i retur från det utbytbara arbetsverktyget (8), är anordnat att via en separat förbiledning (380) ledas förbi riktningsventilen (29) till medietanken (24). _ Anordning enligt kravet 1, varvid en kylenhet (39) för kylande av hydraulmediet och en filterenhet (40) för filtrering av hydraulmediet är anordnade att genompasseras av det hydraulmedium som transporteras i den separata förbiledningen (380). . Anordning enligt kravet 2, innefattande tre av robotfordonet (1) uppburna snabbkopplingar (35a, 35b, 350) där en första och andra snabbkoppling (35a, 35b), via ledningar (38a, 38b) kommunicerar med en utloppsport (A) hos riktningsventilen (29) respektive en inloppsport (B) hos riktningsventilen (29) samt en tredje snabbkoppling (350) vilken via förbiledningen (380) omfattande kylarenheten (39) och filterenheten (40) kommunicerar med hydraulmedietanken (24). . Anordning enligt kravet 3, varvid riktningsventilen (29) uppvisar en serie av block (l, ll, lll, IV, V) som vart och ett har en manöversektion (30) med tillhörande ventilslid och att ett första block (l) i serien avser det block hos riktningsventilen (29) som har en inloppssida (3a) kopplad i närmast anslutning till hydraulmediepumpen (22) och en utloppssida (3b) kopplad i närmast anslutning till medietanken 24. . Anordning enligt kravet 4, varvid robotfordonets (1) omställbara stationära arbetsorgan (6, 7, 10, 14) är anslutna i en följd till riktningsventilens (29) återstående block (ll-V) där W:\Other_Casedocum ents\Patent\P410-\P41001093SE00\100419 besk.do0 10 15 7 manöverarmens (7) dubbelverkande hydraulcylindrar (15) är anslutna till ett på det första blocket följande andra block (ll). . Anordning enligt kravet 5, varvid hydraulmotorn (6) för svängning av chassiets (2) överdel (4) är anslutet till ett på det andra blocket följande tredje block (lll). _ Anordning enligt kravet 6, varvid framdrivningsanordningens 10 hydraulmotorer (11) är anslutna till ett på det tredje blocket följande fjärde block (IV). . Anordning enligt kravet 7, varvid de hydrauliskt påverkbara stödbenens (14) dubbelverkande hydraulcylindrar (15) är anslutna till ett på det fjärde blocket följande femte block (V). . Användande av en anordning enligt något av föregående patentkraven 1 - 8, vid arbete med hydrauldrivna arbetsverktyg (9) av slagverkstyp, såsom hydrauliska brythammare. W:\Other_Casedocuments\Patent\P410-\P41001093SE00\100419 besk.doc