SE1200623A1 - Aktuator - Google Patents

Abstract

Aktuator (1) för lyftning av en last, i synnerhet inom teater- och eventbranschen eller vid sportarrangemang, innefattande en hydraulcylinder (2) med en cylinderkropp (3), en glidbar kolv inuti cylinderkroppen, samt en tryckackumulator (5) anordnad för att leverera ett kontrollerbart hydrauliskt tryck till hydraulcylindern (2) för påverkan av kolven inuti cylinderkroppen (3). Aktuatorn innefattar en skruvmekanism med en skruv och en mutter anordnade för att samverka med kolven och därmed kontrollera kolvens läge inuti cylinderkroppen (3). Skruvmekanismen har en statiskt icke-självhämmande konstruktion som innefattar en rull- eller kulskruv. Aktuatorn (1) innefattar en elmotor (8) eller hydraulmotor både för drivning av skruven och den med skruven samverkande kolven vid lyftningen av lasten och för lägesfixering av skruven och den med skruven samverkande kolven i händelse av ett bortfall av det hydrauliska trycket från tryckackumulatorn (5) under pågående lyftning av lasten.(Figur 1)

Description

15 20 25 30 35 I samband med exempelvis teater- och operaföreställningar, musikuppträdan- den, sportarrangemang, mässor och andra event finns det ett särskilt behov av kraftfulla och effektiva aktuatorer för att kunna lyfta och/eller positionera sce- ner, läktare, kulisser och andra tunga enheter på ett publikvänligt, säkert och förutbestämt sätt.

När det gäller exempelvis teaterscener har dessa mycket hög vikt (ca 5-200 ton) och måste kunna lyftas och/eller positioneras med millimeterprecision och hög dynamik, med rörelsehastigheter från någon millimeter per minut till några meter per sekund. Dessutom krävs hög säkerhet, till ett exempel att en scen automatiskt bör stanna kvar i sitt läge eller måste kunna bromsas in till stilla- stående vid ett plötsligt strömavbrott. Teatrar ligger ofta i gamla stadskärnor och i kulturhistoriskt viktiga byggnader. Detta medför i allmänhet att det en- dast finns ett begränsat utrymme och en begränsad tillgång till elektrisk effekt.

Byggnadernas strukturella hållfasthet och styvhet kan också ge upphov till be- gränsningar för de aktuatorer som kan användas. När det gäller teatrar ställs det höga krav på att aktuatorer och annat maskineri arbetar väsentligen ljud- löst. Den dåliga tillgången på installationsutrymme och kravet på en tyst drift av teaterutrustningen gör det i många fall svårt att på ett tillfredsställande sätt kunna tillhandahålla en tillräcklig kylning av aktuatorerna, eftersom dessa med dagens teknik har en förhållandevis dålig verkningsgrad och därför kräver stora och bullriga fläktar och skrymmande ledningar för kylluft.

De aktuatorer som finns tillgängliga idag har således ett stort effekt-, kyl- och utrymmesbehov, kan inte arbeta tillräckligt ljudlöst för vissa tillämpningar, samt har dessutom i många fall en förhållandevis dålig precision och låg dyna- mik. Många av de existerande aktuatorerna kan dessutom upplevas ha en mindre god säkerhet i händelse av ett strömbortfall och/eller bortfall av hyd- raultryck. Det finns med andra ord ett behov av en förbättrad, specialutvecklad aktuator för användning i samband med teater- och operaföreställningar, mu- sikuppträdanden, sportarrangemang, mässor och andra event.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett första syfte med uppfinningen är därför att tillhandahålla en mycket kraftfull aktuator som arbetar med mycket låg friktion, hög verkningsgrad, lågt effekt- behov och litet kylbehov, vilket möjliggör en kompakt installation av aktuatorn och en tyst drift av densamma, varvid aktuatorn dessutom erbjuder hög säker- 10 15 20 25 30 35 het i händelse av elavbrott eller hydraulbortfall under pågående lyftning av en last.

Detta första syfte uppnås med en aktuator för lyftning av en last enligt patent- krav 1, varvid aktuatorn innefattar en hydraulcylinder med en cylinderkropp och en kolv som är glidbart anordnad inuti cylinderkroppen, varvid nämnda ak- tuator dessutom innefattar en tryckackumuiator som är anordnad för att leve- rera ett kontrollerbart hydrauliskt tryck till nämnda hydraulcylinder för påver- kan av kolven inuti nämnda cylinderkropp, varvid nämnda aktuator dessutom innefattar en skruvmekanism med en skruv och en mutter som är anordnade för att samverka med nämnda kolv och därmed kontrollera kolvens läge inuti nämnda cylinderkropp, samt varvid skruvmekanismen har en statiskt icke- självhämmande konstruktion som innefattar en rull- eller kulskruv, varvid aktu- atorn innefattar en elmotor eller hydraulmotor som är anordnad både för driv- ning av skruven och den med skruven samverkande kolven vid lyftningen av nämnda last och för lägesfixering av skruven och den med skruven samverkan- de kolven i händelse av ett bortfall av nämnda hydrauliska tryck från tryckac- kumulatorn under pågående lyftning av nämnda last.

Den icke-självhämmande mekanismen med en rull- eller kulskruv som medver- kar till att styra kolvens förskjutningsläge inuti hydraulcylindern ger aktuatorn 1 enligt uppfinningen avsevärt lägre friktion och effektbehov och därmed mindre värmeutveckling än vad som vore fallet m_ed en självhämmande skruvmeka- nism. Det lägre effektbehovet möjliggör att drivenheterna som driver aktuatorn enligt uppfinningen kan dimensloneras mindre, vilket reducerar det erforderliga installationsutrymmet. Den reducerade värmeutvecklingen minskar behovet av att kyla aktuatorn när den arbetar och möjliggör därmed en tystare drift, efter- som behovet av stora och bullriga fläktar minskar. Det minskade kylbehovet reducerar det erforderliga installationsutrymmet, eftersom kylfläktarna och led- ningarna för kylluft kan ges mindre dimensioner. Det reducerade installations- utrymmet och den tystare driften gör aktuatorn enligt uppfinningen särskilt lämplig för installation och användning i trånga utrymmen i byggnader med dålig ljudisolering, exempelvis i äldre teatrar.

Ett andra syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en aktuator som har hög styrbarhet och rörelsedynamik i samband med lyftning av en last. 10 15 20 25 30 35 4 Detta andra syfte uppnås med en aktuator enligt patentkrav 1, där skruvmeka- nismen innefattar en glappfri skruv.

Den låga friktionen hos den icke-självhämmande mekanismen med en rull- eller kulskruv i aktuatorn enligt uppfinningen möjliggör en mycket snabb reglering av kolvens förskjutningsläge inuti cylinderkroppen och genom att skruven dessutom är av en så kallad glappfri typ blir det möjligt att använda en hög regulatorförstärkning som ger hög styrbarhet och rörelsedynamik. Övriga syften, fördelar och särdrag hos föreliggande uppfinning kommer att framgå ur den efterföljande beskrivningen.

KORTFATFAD BESKRIVNING AV RITNINGAR I det följande kommer ett antal utföringsformer av uppfinningen att beskrivas närmare, enbart som exempel och med hänvisning till de bilagda schematiska ritningarna, där: figur 1 visar en schematisk perspektivvy av en aktuator enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, figur 2 visar en schematisk frontvy av aktuatorn enligt den föredragna utfö- ringsformen, anordnad liggande och med tryckackumulatorn avlägsnad, figur 3 visar en schematisk sidovy av aktuatorn enligt den föredragna utförings- formen, anordnad liggande och med tryckackumulatorn avlägsnad, figur 4 visar en schematisk snittvy av aktuatorn enligt den föredragna utfö- ringsformen, längs linjen A-A i fig. 2, figur 5 visar en schematisk snittvy av aktuatorn enligt den föredragna utfö- ringsformen, längs linjen B-B i fig. 3, samt figur 6 visar en detaljvy F utskuren ur fig. 4 och illustrerar hur skruvmekanis- men är hopkopplad med sin drivmotor.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Figurerna 1-5 illustrerar schematiskt en aktuator 1 för lyftning av en last enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen. Den efterföljande beskrivningen 10 15 20 25 30 35 kommer att göras med samtidig hänvisning till de olika vyer av aktuatorn som visas i de respektive figurerna 1-5.

Aktuatorn 1 innefattar en hydraulcylinder 2 med en cylinderkropp 3 och en kolv 4 som är glidbart anordnad inuti cylinderkroppen. Aktuatorn innefattar dessut- om en tryckackumuiator 5 som är anordnad för att leverera ett kontrollerbart hydrauliskt tryck till hydraulcylindern 2 för påverkan av kolven 4 inuti cylinder- kroppen 3. Trycket inuti tryckackumulatorn 5 kan byggas upp till en nivå som balanserar den last som håller på att lyftas, vilket avlastar systemet för hyd- raulmatnlng och kan erbjuda högre säkerhet.

Aktuatorn innefattar dessutom en skruvmekanism med en skruv 6 och en mut- ter 7 som är anordnade för att samverka med kolven 4 och därmed kontrollera kolvens läge inuti cylinderkroppen 3. Skruvmekanismen 6, 7 hos aktuatorn 1 enligt uppfinningen har en statiskt icke-självhämmande konstruktion som inne- fattar en rull- eller kulskruv.

Den icke-självhämmande skruvmekanismen med en rull- eller kulskruv ger ak- tuatorn 1 enligt uppfinningen avsevärt lägre friktion och effektbehov och där- med mindre värmeutveckling än vad som vore fallet med en självhämmande skruvmekanism. Det lägre effektbehovet möjliggör att drivenheterna som dri- ver aktuatorn enligt uppfinningen kan dimensioneras mindre, vilket reducerar det erforderliga installationsutrymmet. Den reducerade värmeutvecklingen minskar behovet av att kyla aktuatorn när den arbetar och möjliggör därmed en tystare drift, eftersom behovet av stora och bullriga fläktar minskar. Även det minskade kylbehovet reducerar det erforderliga installationsutrymmet, ef- tersom kylfläktarna och ledningarna för kylluft kan ges mindre dimensioner.

Det reducerade installationsutrymmet och den tystare driften gör aktuatorn enligt uppfinningen särskilt lämplig för installation och användning i trånga ut- rymmen i byggnader med dålig ljudisolering, exempelvis i äldre teatrar.

Aktuatorn 1 enligt uppfinningen innefattar dessutom en elmotor 8 eller hyd- raulmotor som är anordnad både för drivning av skruven 6 och den med skru- ven samverkande kolven 4 vid lyftningen av lasten och för lägesfixering av skruven 6 och den med skruven samverkande kolven 4 i händelse av ett bort- fall av det hydrauliska trycket från tryckackumulatorn 5 under pågående lyft- ning av lasten. 10 15 20 25 30 35 Elmotorn 8 eller hydraulmotorn används således för drivning av skruven 6 och den samverkande kolven 4 vid lyftningen av lasten, vilket möjliggör positione- ring av lasten med mycket hög precision genom att motorn 8 driver skruven 6 och den med denna samverkande kolven 4, vilken i sin tur via ett eller flera kopplingselement 9 verkar på lasten (ej visad i figurerna) som ska lyftas och och/eller positioneras. Kopplingselementet kan till exempel bestå av en kolv- stång som vid sin fria, rörliga ände är försedd med ett lämpligt kopplingsorgan för sammankoppling med lasten, t.ex. en lyft-/dragögla 9 såsom visas i fig. 1. I den föredragna utföringsformen av aktuatorn 1 som visas i figurerna kan såle- des hydraultrycket i tryckackumulatorn 5 användas för att, via kolven 4 och lyftöglan 9, bära upp åtminstone huvuddelen av vikten hos lasten som håller på att lyftas och/eller positioneras, medan den mekaniska kraften från skruvme- kanismen 6, 7 kan användas för finreglering av lyftöglans 9 förskjutningsläge i förhållande cylinderkroppen 3. Den låga friktionen hos den icke-självhämmande skruvmekanismen 6, 7 möjliggör en snabbare och energieffektivare reglering av lyftöglans 9 förskjutningsläge i förhållande till den stationärt monterade ak- tuatorn 1 jämfört med vad som vore fallet vid användning av en aktuator med en självhämmande skruvmekanism. För att uppnå en ökad säkerhet vid an- vändningen av aktuatorn 1 kan trycket i tryckackumulatorn 5 ställas in så att den hydrauliska kraften som verkar på lyftöglan 9 via kolven 4 bär upp hela den last som håller på att lyftas, medan den mekaniska kraften från drivmotorn 8 endast används vid reglering av lyftöglans 9 förskjutningsläge i förhållande till hydraulcylindern 2. En sådan driftinställning ger en inbyggd säkerhet i hän- delse av ett el- eller hydraulbortfall i drivmotorns 8 drivsystem, eftersom det befintliga trycket i tryckackumulatorn 5 som verkar på kolven 4 kommer att hålla kvar lyftöglan 9 och därmed lasten i det läge de har när el- eller hydraul- bortfallet inträffar. Genom att elmotorn 8 eller hydraulmotorn dessutom är an- ordnad för lägesfixering av skruven 6 och den med skruven samverkande kol- ven 4 i händelse av ett bortfall av det hydrauliska trycket från tryckackumula- torn 5 uppnås ännu bättre säkerhet, eftersom drivmotorn 8 kan ha ett eget, från tryckackumulatorn separat drivsystem och kan fortsätta att driva skruven 6 och hålla kvar den med skruven samverkande kolven 4 och den med denna samverkande lyftöglan 9 i det läge som förelåg vid bortfallet av det hydrauliska trycket från tryckackumulatorn 5.

Skruvmekanismen hos aktuatorn 1 enligt uppfinningen innefattar företrädesvis en så kallad glappfri skruv 6, eftersom ett begränsat glapp hos skruven möjlig- gör användning av en hög regularförstärkning i aktuatorns styrsystem, vilket 10 15 20 25 30 35 ger hög styrbarhet och rörelsedynamik vid lyftningen och/eller positioneringen av en last. Man kan även tänka sig utföringsformer av uppfinningen där skruv- mekanismen innefattar en så kallad förspänd skruv.

I aktuatorn enligt uppfinningen innefattar den icke-sjäivhämmande skruvmeka- nismen företrädesvis en rullskruv 6, då denna typ av skruv har mycket låg frik- tion. Den icke-sjäivhämmande skruvmekanismen innefattar särskilt fördelaktigt en planetrullskruv, som ger ännu lägre friktion.

Hydraulcylindern 2 hos aktuatorn enligt uppfinningen är företrädesvis dimen- sionerad för gravitationskraftsavlastning av lasten före, under och/eller efter lyftningen. Detta gör det möjligt att använda drivmotorn 8 för en mycket snabb finreglering av kolvens 4 förskjutningsläge i hydraulcylindern 2 för att få en snabb och exakt lyftning och/eller positionering av lasten som är kopplad till aktuatorns lyft-/dragögla 9. Hydraulcylinderns kolv 4 kan vara av en enkelrik- tad typ.

I en fördelaktig utföringsform innefattar aktuatorn 1 en konstanttryckpump (ej visad i figurerna) som är anordnad för att leverera hydraulisk fluid till tryckac- kumulatorn 5 och därmed bidra till det kontrollerbara hydrauliska trycket.

I en särskilt föredragen utföringsform innefattar aktuatorn 1 enligt uppfinningen en fjäderansatt broms (visas ej i figurerna) som är anordnad för att verka på skruvmekanismen 6, 7 för lägesfixering av densamma i händelse av ett samti- digt bortfall av det hydrauliska trycket i tryckackumulatorn 5 och elmotorns 8 eller hydraulmotorns elmatning eller hydraulmatning. Denna utföringsform ger ännu bättre säkerhet i händelse av ett totalt bortfall av både elmatning och hydraulmatning, eftersom den fjäderansatta bromsen slås till automatiskt och låser lasten som håller på att lyftas i det läge den har när haveriet inträffar.

Den fjäderansatta bromsen kan vara av vilken typ som helst som är lämplig för ändamålet och dimensionerad för de laster som ska bromsas upp.

I en särskilt fördelaktig utföringsform är aktuatorn 1 konstruerad och utformad så att den kan placeras liggande, varvid aktuatorn 1 innefattar minst ett kopp- lingselement 9 som står i förbindelse med kolven 4 inuti cylinderkroppen 3, varvid kopplingselementet 9 är utformat för att kunna anslutas till en last som ska lyftas via ett system med kedjor, linor, vajrar, taljor och/eller block. Aktua- 10 15 20 25 30 35 torn enligt denna utföringsform lämpar sig särskilt väl för användning i lokaler med begränsat installationsutrymme, till exempel teatrar i äldre byggnader.

Aktuatorn 1 enligt uppfinningen är företrädesvis dimensionerad för lyftning av laster med en vikt inom intervallet 5-200 ton, varvid aktuatorn 1 är försedd med kopplingselement 9, 10, 11 som är dimensionerade för lyftningen av laster med en sådan vikt. En sådan dimensionering säkerställer att aktuatorn 1 kan användas i flertalet av de tillämpningar som kan bli aktuella inom teater-, mu- sik-, och eventbranschen eller vid sportarrangemang.

Aktuatorn 1 enligt uppfinningen är företrädesvis försedd med kopplingselement 9, 10, 11 som är utformade för att kunna åstadkomma en sammankoppling mellan en bärande struktur och aktuatorn, samt mellan aktuatorn och en tea- terscen, en teaterhiss, ett orkesterpodium, en publikläktare eller annan enhet för användning inom teater-, musik- och eventbranschen eller vid sportarran- gemang.

I en alternativ utföringsform av uppfinningen är aktuatorn 1 försedd med kopp- lingselement som är utformade för att kunna åstadkomma en sammankoppling mellan en bärande struktur och aktuatorn, samt mellan aktuatorn och en öpp- ningsbar broklaff hos en öppningsbar bro eller mellan aktuatorn och en stabili- serad plattform ombord på ett fartyg.

I det ovanstående har ett antal utföringsformer av uppfinningen beskrivits med hänvisning till figurerna på de bilagda ritningarna. Det måste förstås att de be- skrivna utföringsformerna och detaljerna i figurerna enbart skall ses som ex- empel och att många andra utföringsformer av uppfinningen är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Förutom vad som har framkommit i beskrivningen innefattar aktuatorn enligt uppfinningen givetvis även andra nödvändiga komponenter, såsom fixeringsdon för montering av aktuatorn på sin plats i en installation, elanslutningsdon, hyd- raulanslutningar, styrsystem, etc. En fackman inom området kan lätt få tag i sådana nödvändiga komponenter från någon av de större leverantörerna av hydraulsystem. När det gäller hydraulsystemet hos aktuatorn 1 enligt uppfin- ningen har denna, såsom visas i fig. 1, en integrerad hydraultank 12 för auto- matisk påfyllning av hydraulvätska till tryckackumulatorn när detta blir nödvän- digt.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Aktuator (1) för lyftning av en last, varvid aktuatorn innefattar en hydraulcy- linder (2) med en cylinderkropp (3) och en kolv (4) som är glidbart anordnad inuti cylinderkroppen, varvid nämnda aktuator dessutom innefattar en tryckac- kumulator (5) som är anordnad för att leverera ett kontrollerbart hydrauliskt tryck till nämnda hydraulcylinder (2) för påverkan av kolven (4) inuti nämnda cylinderkropp (3), samt varvid nämnda aktuator dessutom innefattar en skruvmekanism med en skruv (6) och en mutter (7) som är anordnade för att samverka med nämnda kolv (4) och därmed kontrollera kolvens läge inuti nämnda cylinderkropp (3), k ä n n e t e c k n a d a v att skruvmekanismen (6, 7) har en statiskt icke- självhämmande konstruktion som innefattar en rull- eller kulskruv, varvid aktu- atorn (1) innefattar en elmotor (8) eller hydraulmotor som är anordnad både för drivning av skruven (6) och den med skruven samverkande kolven (4) vid lyftningen av nämnda last och för lägesfixering av skruven (6) och den med skruven samverkande kolven (4) i händelse av ett bortfall av nämnda hydrau- liska tryck från tryckackumulatorn (5) under pågående lyftning av nämnda last.

2. Aktuator (1) enligt patentkrav 1, kännetecknad (6). a v att skruvmekanismen innefattar en glappfri skruv

3. Aktuator (1) enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad (6)- a v att skruvmekanismen innefattar en förspänd skruv

4. Aktuator (1) enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d a v att skruvmekanismen innefattar en rullskruv (6).

5. Aktuator (1) enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d a v att skruvmekanismen innefattar en planetrull- skruv.

6. Aktuator (1) enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d a v att hydraulcylíndern (2) är dimensionerad för gra- vitationskraftsavlastning av nämnda last före, under och/eller efter nämnda lyftning. 10 15 20 25 30 35 10

7. Aktuator (1) enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d a v att hydraulcylinderns kolv (4) är av en enkelriktad typ.

8. Aktuator (1) enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d a v att aktuatorn (1) innefattar en konstanttryckpump som är anordnad för att leverera hydraulisk fluid till nämnda tryckackumulator (5) och därmed bidra till nämnda kontrollerbara hydrauliska tryck.

9. Aktuator (1) enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknad som är anordnad för att verka på nämnda skruvmekanism (6, 7) för lägesfixe- a v att aktuatorn (1) innefattar en fjäderansatt broms ring av densamma i händelse av ett samtidigt bortfall av nämnda hydrauliska tryck i tryckackumulatorn (5) och nämnda elmotors (8) eller hydraulmotors elmatning eller hydraulmatning.

10. Aktuator (1) enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d a v att aktuatorn (1) är konstruerad och utformad så att den kan placeras liggande, samt att aktuatorn (1) innefattar minst ett kopp- lingselement (9) som står i förbindelse med nämnda kolv (4) inuti cylinder- kroppen (3), varvid nämnda kopplingselement (9) är utformat för att kunna anslutas till en last som ska lyftas via ett system med kedjor, linor, vajrar, tal- jor och/eller block.

11. Aktuator (1) enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d a v att aktuatorn (1) är dimensionerad för lyftning av laster med en vikt inom intervallet 5-200 ton, samt att aktuatorn (1) är försedd med kopplingselement (9, 10, 11) som är dimensionerade för lyftningen av las- ter med en sådan vikt.

12. Aktuator (1) enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d a v att aktuatorn (1) är försedd med kopplingselement (9, 10, 11) som är utformade för att kunna åstadkomma en sammankoppling mellan en bärande struktur och aktuatorn, samt mellan aktuatorn och en tea- terscen, en teaterhíss, ett orkesterpodium, en publikläktare eller annan enhet 10 11 för användning inom teater-, musik- och eventbranschen eller vid sportarran- gemang.

13. Aktuator (1) enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d a v att aktuatorn (1) är försedd med kopplingselement som är utformade för att kunna åstadkomma en sammankoppling mellan en bärande struktur och aktuatorn, samt mellan aktuatorn och en öppningsbar broklaff hos en öppningsbar bro eller mellan aktuatorn och en stabiliserad platt- form ombord på ett fartyg.