SE2250604A1 - Demoleringsrobot samt förfarande för matning av hydraulisk kraft till ett hydrauldrivet verktyg vid en demoleringsrobot - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en demoleringsrobot uppvisande åtminstone en hydrauliskt verksam funktion, vilken demoleringsrobot (1) innefattar;en inkommande matarledning (P) för hydraulflöde,en utgående returledning (T) för hydraulflöde, ochen utgående lastavkännarledning (LS),För att möta demoleringsrobotens effektbehov innefattar denen avkännaranordning (30) för avkänning av ett tryck i anslutning till den hydrauliskt verksamma funktionen eller i anslutning till lastavkännarledningen (LS),en regleranordning (40) innefattande en pump (13’) för genererande av ett hydraulflöde och en till nämnda pump kopplad drivmotor (15’) med tillordnad motordrivenhet (52’) som medger varvtalsreglering av drivmotorn,en styrenhet (50) vilken är anordnad att motta en signal från avkännaranordningen (30) samt att styra den i regleranordningen (40) ingående drivmotorns (15’) varvtal att förmå pumpen (13’) att åstadkomma ett i förväg bestämt tryck på lastavkännarledningen (LS).

Description

Demoleringsrobot samt förfarande för matning av hydraulisk kraft till ett hydrauldrivet verktyg vid en demoleringsrobot Tekniskt område Föreliggande uppfinning hänför sig till en fjärrstyrd demoleringsrobot som matas medhydraulisk kraft via ett lastkännande system, ett s.k. LS-system, från ett i demoleringsroboteningående kraftförsörjningsaggregat, samt ett förfarande för matning av hydraulisk kraft till ett av demoleringsroboten uppburet verktyg.

Bakgrund Vid fjärrstyrda demoleringsrobotar som använder hydrauliskt drivna verktyg kanproblem uppträda när ett hydraulverktygs hydrauliska tryck och behov av hydraulflöde skiljersig väsentligt från det hydrauliska trycket och flödesbehovet hos andra ställ- och manöverdonsåsom en hydraulcylinder för att manövrera en i demoleringsroboten ingående arm som i sinfria ände bär nämnda verktyg. Exempelvis kan en operatör av demoleringsroboten uppleva attden manövrerbara armen inte lyder operatörens styrkommandon för att utföra förflyttning avarmen samtidigt som ett effektkrävande verktyg utför arbete.

Vid hydraulsystem av deplacementstyp tvingas en vätska att strömma genominverkan av en pump varvid vätskan trycksätts motsvarande det tryck som lastenåstadkommer. Nämnda last kan utgöras av ett lastmoment från en hydraulmotor ellerlastkraften från en hydraulcylinder. Den effekt som överförs i ett hydraulsystem definieras avvätskans tryck (N/mz) multiplicerad med volymflödet (mf/sekund). Utan styrning skulle allthydraulflöde i ett system följa minsta motståndets lag, dvs. i första hand strömma till den ellerde förbrukare eller den last som erbjuder minsta motstånd av tryck (mottryck).

För att hydraulflöde inte skall flöda okontrollerat utan de facto levereras till den ellerde förbrukare hos demoleringsroboten som för närvarande har störst behov av effekt användsavancerade lastkännande system "Load Sensing", s.k. LS-system för matning av hydrauliskkraft. LS-system gör det möjligt att styra och reglera hydraulflödet till demoleringsrobotensolika laster, dvs. till den rad av olika funktioner hos demoleringsroboten som förbrukarhydraulisk kraft, Vid LS-system hos hittills kända demoleringsrobotar används en pump med inbyggdflödesregulator. Den styrbara pumpen bildar del av en regleranordning varvid en hydrauliskmätsignal vid en förbrukare meddelar pumpen i vilken grad den skall vinkla ut för att ge denaktuella förbrukaren det flöde som önskas Pumpens avgivna flöde anpassas automatiskt till summan av aktuellt flödesbehov hos samtliga förbrukare om flera förbrukare aktiveras P:\Stockho|m\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New Fo|der\Brokk\P41801041SEOO131403738 EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docxsamtidigt. När samtliga riktningsventiler står i neutralläge är pumpen maximalt vinklad in ochavger således "0-flöde". LS-system är den vanligaste systemtypen för arbetshydraulik i mobilamaskinutrustningar genom att både pumptryck och flöde automatiskt kan anpassas till aktuellabehov i varje driftssituation.

Det bör nämnas att LS-system genererar en "onödig" effektförlust som i genomsnittuppgår till cirka 10 % av inmatad hydrauleffekt. Genom lämpliga systeminställningar kan dockdenna effektförlust minimeras, men därvid till priset av att systemets svarstider (responstider)ökar och därtill även pumpflödets beroende av hydraulvätskans viskositet.

I fig. 1 visas en eldriven demoleringsrobot 1 av den typ som är avsedd att via en kabel2 anslutas till ett uttag i ett elektriskt nät exempelvis ett 400 V AC trefasnät.Demoleringsroboten 1 har en manövrerbar arm 3 i vars fria ände en förbrukare L1 i form av ettverktyg såsom en hydrauldriven hammare är uppburen. För att utföra rörelser påverkas armenav en eller ett flertal hydraulcylindrar vilka som förbrukare betraktade betecknas med L2 ifiguren. En operatör 6 vandrar bredvid demoleringsroboten 1 och fjärrstyr densamma viaradiolänk medelst en bärbar manöverlåda 7 utrustad med erforderliga styrspakar 8 ochreglage. I sin fria ände bär armen 3 ett verktyg i form av en hydrauldriven hammare vilken somförbrukare betraktad betecknas med L1 figuren. I jämförelse med en hydraulcylinder är enhydrauldrivna hammare, som drivs av en hydraulmotor, att betrakta som ett synnerligeneffektkrävande verktyg vars volymflödesbehov är mycket högt.

Hydraulhammare används i stor utsträckning vid en demoleringsrobot. På grund avatt hydraulhammarens relativt stora effektbehov iförhållande till exempelvis en hydraulcylinderför en manövrerbar arm 2 kan operatören 6 uppleva att armen 3 inte lyder operatörensstyrkommandon för att utföra förflyttning av armen samtidigt som verktyget utför arbeteemedan mängden trycksatt hydraulflöde helt enkelt inte räcker till.

Som nämnts ovan är grundprincipen för ett mobilt LS-system att det är lastkännandeoch tryckkompenserat vilket innebär att ett bestämt spakläge på operatörens 6 manöverlåda7 ger upphov till en manöversignal som representerar ett begärt flöde till en förbrukare, dvs.till en last eller hydraulisk funktion oberoende av belastningen på denna och oberoende avflödet till och belastningen på övriga förbrukare.

Med uttrycket "hydrauliskt verksamgjord funktion" avses i det följande en funktion ellerförbrukare som av en operatör aktiverats för drift medelst en styrspak eller liknande reglagepå en styrlåda.

Vid inställt spakläge begär en förbrukare, exempelvis en hydraulcylinder, ett bestämtflöde av en i systemet ingående styrbar pump med variabel förträngningsvolym. Nämndabegärda flödesbehov styrs och kontrolleras av en avkännaranordning genom tryckmätning ochgenom inverkan av hydraulisk mätsignal, dvs. i princip en trycksignal via en slang som är ansluten mellan en funktionsventil och en i pumpen ingående LS-anslutning. Den styrbara P:\Stockholm\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New Folder\Brokk\P41801041SEOO131403738 EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docxpumpen bildar del av en regleranordning som känner av och via trycksignalen meddelarpumpen i vilken grad den skall vinkla ut för att ge den aktuella förbrukaren det flöde somönskas. Så länge tryckfallet över riktningsventilen och förbrukaren är konstant och inteväsentligt avvikerfrån en iförväg bestämd trycknivå uppfattar systemet det som att förbrukarenerhåller det begärda flödet.

Fig. 2 visar principen mer i detalj för ett LS-system vid en känd demoleringsrobot.Schematiskt omfattar systemet en grupp allmänt med 20 betecknade förbrukare illustrerat somen första och andra förbrukare L1, L2 och av vilka den första förbrukaren L1 kan utgöras aven hydraulmotor för att driva en hydraulhammare och den andra förbrukaren L2 av enhydraulcylinder för manövrering av demoleringsrobotens armLS-systemet omfattar vidare en pump 13, en tank 14 för hydraulvätska samt enelektrisk motor 15 vilken enligt känd teknik utgörs av en trefas asynkronmotor (AC-motor), dvs.en motor med konstant varvtal vid angiven märkeffekt. Rotationshastigheten för denna typ avmotorn ligger normalt i intervallet 1800 till 3600 rpm beroende på maskintyp.

LS-systemet omfattar tre ledningar; en matarledning P, en returledning T och enlastkännarledning LS. Via matarledningen P matas hydraulvätska från tank 14 via pump 13 tillförsta och andra förbrukare L1, L2. Via returledningen T återförs hydraulvätska från nämndaförsta och andra förbrukare L1, L2 till tank 14. Lastkännarledningen LS bildar del av en med30 betecknad avkännaranordning med vilken via en ventil 12 hämtas en hydraulisk mätsignal,från en hydrauliskt aktiverad funktion och vilken exempelvis kan indikera ett högstaförekommande tryck vid en mätpunkt i mellan en i systemet ingående riktningsventil FV1, FV2och förbrukare L1, L2. Den hydrauliska mätsignalen från ventilen 12 är direkt ansluten tillpumpens 13 LS ingång och vilken enhet bildar del av en allmänt med 40 betecknadregleranordning. Regleranordningen 40 är hydrauliskt ansluten till lastavkännarledningen LSsamt till åtminstone en av matarledningen P och returledningen T. Med hjälp av denhydrauliska mätsignalen påverkas pumpens 13 driftstillstånd så att ett i förväg bestämt ellerbegärt flöde upprätthålls utgående från det rådande trycket hos den aktiveradehydraulfunktionen eller förbrukaren.

Pumpen 13 omfattarför ändamålet en styrbar pump med variabelt deplacement vilketinnebär att den från pumpen avgivna volymströmmen av flöde kan regleras genom varierandeav pumpens vinkelläge. Varvtalet hos pumpens 13 AC drivmotor 15 är dock konstant.Utgående från det rådande hydraultrycket hos förbrukaren styrs således den varierbarapumpen 13 på ett sådant sätt att den levererar det flöde som efterfrågas i enlighet med det avoperatören 6 inställda spakläget 8 på den bärbara manöverlådanLS-systemet har en rad fördelar, inte minst att flödet från pump 13 till förbrukare L1, L2 automatiskt justeras till det behov som föreligger samt att pumpen kan styras ned (vinklas P:\Stockholm\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New Folder\Brokk\P41801041SEOO131403738 EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docxin) så att den avger "O-flöde" för att undvika förluster vid tomgång eller vid mycket lågteffektbehov.

Emellertid gäller detta dock bara så länge som summan av det medelst spakarna 8på manöverlådan 7 begärda hydraulflödet till förbrukarna L1, L2 är mindre eller lika med detmaximala hydraulflöde som pumpen 13 kan leverera.

När det totala, begärda hydraulflödet till de båda första och andra förbrukarna L1, L2överstiger det hydraulflöde som maximalt kan levereras från pumpen 13 styrs flödet först ochfrämst ut till den förbrukare som har lägst last och därmed det högsta registrerade trycket. Denförbrukare som har högst last (lägre tryck) får i värsta fall inget hydraulflöde alls och kan dåstanna. Detta fenomen, att en eller flera förbrukare och därmed funktioner hos komponenteröverraskande blir utan flöde brukar kallas "punktering".

En lösningen på problemet har hittills varit att överdimensionera demoleringsrobotens1 pump 13 och som en följd därmed även tillhörande drivmotor 15 så att flödet från pump alltidär tillräckligt, oberoende av vilka manövrar som en operatör 6 indikerar på manöverlådan 7och/eller vilka förbrukare L1, L2 som aktiveras för gemensam eller kombinativ drift. En sådanöverdimensionering har inte bara nackdelen att hydraulsystemet blir dyrare och merenergikrävande, utan även att systemet som helhet blir mer utrymmeskrävande och tyngre vilket särskilt när det gäller ett mobilt system vid en demoleringsrobot inte är önskvärt.

Sammanfattning Ett första syfte med föreliggare uppfinning är således att åstadkomma endemoleringsrobot som matas med hydraulisk kraft via ett lastkännande system, ett LS-systemfrån ett i demoleringsroboten ingående kraftförsörjningsaggregat som löser detta problem ochsom gör det möjligt att utan risk för punktering åstadkomma ett litet kompakt energieffektivtsystem som på ett förbättrat dynamiskt eller återkopplat sätt kan möta demoleringsrobotenseffektbehov.

Ett andra syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för matning avhydraulisk kraft till ett ellerflera av demoleringsroboten uppburna laster såsom ett hydrauldrivetverktyg.

Detta första syfte med uppfinningen löses genom en demoleringsrobot som uppvisarde särdrag och kännetecken som anges i patentkravetDet andra syftet löses genom ett förfarande som uppvisar de särdrag ochkännetecken som anges i patentkravet 10. Övriga särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av underkraven.

Kort beskrivning av ritninqarna P:\Stockholm\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New Folder\Brokk\P41801041SEOOP140373S EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docx I det följande beskrivs en demoleringsrobot enligt uppfinningen som matas medhydraulisk kraft via ett lastkännande system, ett s.k. LS-system, från ett i demoleringsroboteningående kraftförsörjningsaggregat närmare, varvid; Fig. 1 visar en sidovy av en fjärrstyrd demoleringsrobot enligt uppfinningen som matasmed hydraulisk kraft via ett lastkännande system, ett s.k. LS-system, från ett idemoleringsroboten ingående kraftförsörjningsaggregat, Fig. 2 visar schematiskt ett blockschema av ett lastkännande system, ett s.k. LS-system, som ingåri ett kraftförsörjningsaggregat hos en känd demoleringsrobot, Fig. 3 visar schematiskt ett blockschema av ett lastkännande system, ett s.k. LS-system, enligt uppfinningen som ingår i ett kraftförsörjningsaggregat hos en demoleringsrobot, Fig. 4 visar ett blockschema för varvtalsstyrning av en elektroniskt styrbarpermanentmagnetmotor (PM-motor) särskilt en omriktarmatad permanentmagnet AC-motor(PMAC) som kan ingå i föreliggande uppfinning, och Fig. 5 visar schematiskt en illustration i grafisk form av pumpkapaciteten vidvarierande varvtal med en permanentmagnetmotor (PM-motor) av höghastighetstyp som medger varvtalsreglering i enlighet med uppfinningen.

Detaljerad beskrivning I fig. 1 visas en elektriskt driven rivnings- och demoleringsrobot 1, i det följandebenämnd demoleringsrobot avsedd att via en kabel 2 anslutas till ett uttag i ett elektriskt nätexempelvis med nätspänningen 400 VAC. Demoleringsroboten 1 har en manövrerbar arm 3 ivars fria ände ett verktyg i form av en hydrauldriven hammare är uppburen. Exempel på andravanliga verktyg i form av en betongsax respektive en skopa visas även i figuren.

För att utföra rörelser påverkas armen av hydraulcylindrar. Hydraulhammarenrespektive hydraulcylindern utgör funktioner som bildar en första förbrukare L1 respektive enandra förbrukare L2. En operatör 6 vandrar bredvid demoleringsroboten 1 och fjärrstyrdensamma via radiolänk medelst en bärbar manöverlåda 7 utrustad med erforderligastyrspakar 8 och reglage. Operatören 6 kan därmed hela tiden befinna sig på ett betryggandesäkerhetsavstånd från demoleringsrobotens arbetsområde.

Demoleringsroboten 1 omfattar allmänt en vagn 10 med en överdel 11a och enunderdel 11b. Överdelen 11a är vridbart lagrad på underdelen 11b för svängning i etthorisontalplan omkring en vertikal axel. Demoleringsroboten 1 innefattar ett mobilthydraulsystem med en hydrauldrivanordning som försörjer nämnda första respektive andraförbrukare L1, L2 med hydraulflöde. Det mobila hydraulsystems hydrauldrivanordning innefattar en hydraulpump 13' som drivs av en elektrisk motor 15' med reglerbart varvtal.

P:\Stockholm\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New Folder\Brokk\P41801041SEOOP140373S EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docxDenna elektriska motor 15' är med fördel av permanentmagnetiserad typ med högreglerbartarbetsområde.

Med uttrycket drivmotor med högreglerbart arbetsområde avses enligt principerna föruppfinningen att motorn åtminstone kan arbeta vid ett stort varvtalsspan och varvtal som i vartfall ligger två gånger eller mer över den normala drivhastigheten för den typ av konventionell(AC-motor) idemoleringsrobotar varit utrustade med. En lämplig PM motor bör åtminstone kunna arbeta trefas asynkronmotor varvtalsområdet rpm som hittills kändafrån 0 varv/minut upp till ca 2000-3000 varv/minut eller mer.

Svängning av överdelen 11a sker genom inverkan av en i figuren ej visadhydraulmotor. Vagnens underdel 11b ärförsedd med en framdrivningsanordning som omfattarlarvband 16. Larvbanden 16 drivs av hydraulmotorer 17. 18 betecknar ett stödben.

Armen 3 är i sin fria ände försedd med ett verktygsfäste 19 i vilket olika typer avverktyg eller redskap lösgörbart kan anbringas och anslutas för hydraulisk drift. Robotens arm3 och övriga funktionsenheter som förbrukar hydraulflöde kan inkopplas och styras genominverkan av ett hydrauliskt ventilblock (monoblock) som är inrymt i demoleringsroboten 1. Ettventilblock innefattar ett flertal olika riktningsventiler av vilka i figuren visas en förstariktningsventil FV1 och en andra riktningsventil FV2 för reglering av hydraulflöde till nämndaförsta respektive andra förbrukare L1, LDemoleringsrobotens 1 momentana effektbehov kan variera väsentligt beroende påvilken i demoleringsroboten ingående hydrauliskt driven arbetskomponent såsom enhydraulcylinder eller en hydraulmotor som skall försörjas med erforderlig ineffekt (vätsketryckoch flöde).

I fig. 3 visas ett schematiskt ett LS-system som ingår i ett kraftförsörjningssystemenligt uppfinningen. L1 omfattar en första förbrukare och L2 en andra förbrukare. Den förstaförbrukaren L1 kan utgöras av en hydraulmotor för att driva hydraulhammaren och den andraförbrukaren L2 av en hydraulcylinder för manövrering av demoleringsrobotens 1 arm 3. Påkänt sätt omfattar LS-systemet vidare en pump 13' av företrädesvis kolvtyp som är väl lämpadeför varvtalsförändringar, tank 14 för hydraulvätska en elektrisk motor 15' med varierbart varvtal.

LS-systemet omfattar tre ledningar; en matarledning P, en returledning T och enlastkännarledning LS. Via matarledningen P matas hydraulvätska från tank 14 via pump 13' tillförbrukare L1, L2. Via returledningen T återförs hydraulvätska från förbrukare L1, L2 till tank14. PT betecknar en tryckgivare som är ansluten till funktionsventilens LS-utgång och vilkentryckgivare kan generera en elektronisk mätsignal 31' avseende trycket.

Denna elektroniska mätsignal 31' hämtas via lastkännarledningen LS och en ventil 12och kan indikera ett högsta förekommande tryck vid en hydrauliskt aktiverad funktion, dvs. från en mätpunkt i mellan en i systemet ingående riktningsventil FV1, FV2 och förbrukare L1, LP:\Stockho|m\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New Fo|der\Brokk\P41801041SEOO131403738 EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docx Med 20 betecknas en grupp förbrukare illustrerat som en första och andra förbrukareL1, L2 och av vilka den första förbrukaren L1 kan utgöras av en hydraulmotor för att driva enhydraulhammare och den andra förbrukaren L2 av en hydraulcylinder för manövrering avdemoleringsrobotens armDrivmotorn 15 kan i ett utförande omfatta en konventionell AC induktionsmotor varsvarvtal styrs av en frekvensomriktare eller permanentmagnetmotorer (EC- eller PM-motorer).En frekvensomriktare styr motorns varvtal genom att ändra elnätets frekvens från vanlig 50 Hztill högre, uppåt 65 Hz, eller lägre, nedåt 5-10 Hz.

I ett annat utförande kan motorn omfatta en DC-motor vars rotationshastighet styrsgenom strömreglering och lämplig återkoppling, (eng. feedback) varvid en del av utsignalenkopplas till systemets insignal.

I ett alternativt utförande kan den elektriska motorn 15' eller kraftkällan omfatta en(PM-motor) särskilt permanentmagnetiserad AC-motor, s.k. PMAC. En PM-motor måste drivas av en elektronisk elektroniskt styrbar permanentmagnetmotor en växelriktarmatadinverterare som tar linjeström, korrigerar den och genererar en ny ström med en frekvens somär anpassad för uppträdande driftsförhållanden.

I förtydligande syfte hari ritningsfigurerna hänvisningsbeteckningar för sådana delarsom tillkommit eller skiljer sig från den kända teknik som visas i fig. 2 angivits med primtecken.

Rotationshastigheten för denna typ av PM-motor är inte bara styrbar utan ligger väsentligt över varvtalet hos den trefas asynkronmotor (AC-motor) som hittills kändademoleringsrobotar 1 varit utrustade med.Lastkännarledningen LS bildar följaktligen del av en med 30 betecknadavkännaranordning med vilken via en ventil 12 och tryckgivare PT kan hämtas nämndaelektroniska mätsignal 31' från en hydrauliskt aktiverad funktion. I motsats till den kända tekniksom tidigare beskrivits med hänvisning till fig. 2 är den hydrauliska mätsignalen enligtföreliggande uppfinning inte analogt hydraulisk, dvs. omedelbart ansluten till LS-ingången påen pump 13 med variabel förträngningsvolym. Istället bildas enligt föreliggande uppfinning enavkännaranordning 30 med en tryckgivare PT som kan generera en elektronisk mätsignal 31'som kan adresseras till en med 50' betecknad elektronisk styrenhet, med vilken ävenmanöverlådans 7 styrspakar 8 kan kommunicera. Styrenheten 50' kan lämpligen varaprogrammerbar och CPU-baserad.

Styrenheten 50' innehåller ett datorprogram dvs. mjukvara som baserad på denelektroniska mätsignalen 31' och av operatören 6 inställt spakläge 7 på manöverlådan 7, viaen styrsignal 51' till en i PM-motorn ingående drivenhet kan styra och reglera motorns 15'varvtal så att pumpen 13' kan leverera den effekt i form av flöde och tryck hos hydraulvätskan som den hydrauliskt aktiverade funktionen eller förbrukaren L1 eller L2 efterfrågar.

P:\StockhoIm\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New FoIder\Brokk\P41801041SEOOP140373S EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docxEnligt uppfinningen bildar den elektroniskt styrda PM-motorn 15' med reglerbartvarvtal tillsammans med pumpen 13' del av en allmänt med 40 betecknad regleranordning.Den elektroniskt styrda PM-motorn 15' kan därmed automatiskt anpassa sitt varvtal medutgångspunkt från styrspaksutslag 8 och därmed till rådande behov av flöde och tryck hosförbrukare LV1, LV2. Eftersom, i enlighet med uppfinningen pumpens 13' avgivna flöde styrsgenom varvtalsreglering av PM-motorn 15', i motsats till den ovan beskrivna kända teknikendär pumpens (elmotorns) varvtal är konstant och av pumpen avgivet flöde styrs medelst enpump med variabel förträngningsvolym i vilket pumpens arbetande skovlar eller vingar vinklasin/ut för att ge den aktuella förbrukaren det flöde som önskas, föreligger vid föreliggandeuppfinningen inget behov av pump med variabelt deplacement utan kan med fördel användasen relativt billig kompakt konstantpump med fast deplacement.

I fig. 5 illustreras närmare i form av en i ett diagram framställd graf hurpumpkapaciteten och flöde Q kan varieras genom varvtalsreglering av en PM-motor 15' avhöghastighetstyp enligt uppfinningen.

Tack vare PM-motorns höga varvtalsområde exempelvis mellan 0 och 40 000 rpm, ivilket den bibehåller en hög verkningsgrad även i de lägre varvtalsregistren kan optimalprestanda och relativt låg ljudnivå uppnås. I synnerhet när demoleringsroboten 1 arbetar medenklare verktyg som medger lägre effektuttag (reducerat motorvarvtal) i motsats tilldemoleringsrobotar av känd typ med konventionell trefas asynkronmotor (AC-motor) varsbullernivå är väsentligen konstant under en hel arbetscykeln efter start oberoende avarbetande verktyg.

Mekanisk effekt i Watt (W) hos en elektrisk motorn beräknas enligt formeln P = M x wdär M=vridmoment (Nm) och w=vinkelhastighet (rad/s). Det bör underförstås att PM-motornseffekt i stor utsträckning ökar med varvtal och därmed vinkelhastighet. Tack vare sitt högavikt/effekt förhållande och höga varvtalsområde har permanentmagnetiserade motorer PM-motorer fördelen att även en mycket liten motor kan erbjuda mycket hög mekanisk effekt i dehögre varvtalsregistren. Eftersom storleken på en elektrisk maskin vid en given effektnivå, kanreduceras genom ökad rotationshastighet har PM-maskinen fördelen att de kan vid behov kanerbjuda mycket hög effekt genom rotera synkront i arbetsområden i mycket höga reglerbaravarvtalsregister exempelvis 0 - 10 000 varv per minut eller mer.

Tack vare att systemet enligt föreliggande uppfinning använder elektroniskdirektstyrning av en kombination av PM-motor och pump kan det uppfinningsenliga systemeterbjuda mycket snabb svarstider (responstider) vilket varit ett problem hos den kända tekniken.

I fig. 4 visas närmare ett exempel på en allmänt med 52' betecknad motordrivenhetför en permanentmagnetmotor 15' av AC-typ, en s.k. PMAC-motor enligt uppfinningen. Detmotsats till induktiva växelströmsmotorer bör påpekas att i (AC-motorer) måste P:\Stockholm\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New Folder\Brokk\P41801041SEOOP140373S EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docxpermanentmagnetiserade motorer (PM-motorer) styras och kontrolleras med enmotordrivenhet 52' för motorstyrning.

I nämnda motordrivenhet 52' ingår en motorstyrningsenhet 53' vilken är ansluten tillstyrenheten 50' för överföring av en variabel styrsignal 51' till PMAC-motorn 15' och drivningav pumpen 13' med önskade driftsparametrar. PMAC-motorer har AC-induktionsmotornsenkelhet och tillförlitlighet samtidigt som de erbjuder högre effektivitet, synkron drift ochmöjlighet att använda en mindre ramstorlek och kan därmed leverera ett givet vridmomentmed en mer kompakt och lättviktig maskin. När varje förbrukares L1, L2 flödesbehov är nerepå 0 står pump och motor helt stilla varvid alla former av tomgångsförluster elimineras.

I föreliggande utföringsexempel används pulsbreddsmodulering (PWM) för styrningav PMAC-motorns vridmoment och vinkelhastighet (varvtal). Eftersom det enligt föreliggandeuppfinning handlar om elektroniska styrdata 31', 51', i motsats till kända demoleringsrobotarsom använder ett analogt hydrauliskt tryck för styrning av pump, är det tänkbart att styrenheten50 kan innefatta ett datorläsbart lagringsmedium 60 betecknad DB ifig.3 för att lagra, styrdata,felkoder eller annan användbar data för att genomföra analys av styrdata exempelvis vidservice.

Regleranordningen 40 innefattar en drivenhet 54' för PMAC motorn vars funktion,emedan den i sig är väl känd, inte kommer att beskrivas mer i detalj i det följande. I stora draginnefattar drivenheten 54' en trefas växelriktare för omvandling av en inkommande DCspänning till en trefas växelspänning AC. DC spänningen kan exempelvis hämtas från en DC-buss som i sin tur, via en i figuren ej visad likriktare, hämtar sin kraft från ett 400 V AC-nät viakabeln 2 alternativt direkt till demoleringsroboten 1. Motorstyrenheten 53' innefattar vidare en strömsensor 55' som mäter nämnda DC-buss från ett batteripaket ombord på respektive fasströmmar till PMAC-motorn 15' samt en hastighets/lägesgivare 56' som mäterläge och hastighet hos PMAC-motorns utgående drivaxeln. Dessa data kan adresseras tillbakatill styrenheten 50' via det I/O gränssnitt som styrenheten är utrustat med.Tack vare uppfinningen med en varvtalsstyrd hydraulpump erhålls endemoleringsrobot med ett kompakt billigt energieffektivt system. I ett utförande medvarvtalsstyrning av en PM-motor och därmed pumpkapacitet kan variera pumpeffekt med flödeoch tryck hos hydraulvätskan inom ett stort intervall och där varje behov av flöde hos förbrukarekan tillgodoses med väsentligen reducerad risk för uppträdande punktering av systemet.Genom att använda PWM-styrning kan PMAC-motorns hastighet kontrolleras ochändras tusen gånger per sekund (dvs. i kHz området) och därmed med mycket snabbaresponstider och i princip steglöst. Detta innebär att problemen hos tidigaredemoleringsrobotars långa svarstider (responstider) hos hydraulsystemen väsentligen kan förbättras.

P:\Stockholm\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New Folder\Brokk\P41801041SEOOP140373S EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docx

Claims (1)

1.

1. Demoleringsrobot (1), innefattande; en inkommande matarledning (P) för hydraulflöde, en utgående returledning (T) för hydraulflöde, och en utgående lastavkännarledning (LS) för avkännande av hydraulisk last hos enhydraulisk verksam funktion (L1, L2), en avkännaranordning (30)för avkänning av ett hydrauliskt tryck i lastavkännarledningen(LS), en regleranordning (40) innefattande en pump (13') med fast deplacement förgenererande av ett hydraulflöde till nämnda hydrauliskt verksamma funktion (L1, L2),en varvtalsreglerbar drivmotor (15') vilken är kopplad till nämnda pump (13'), en motordrivenhet (52') som för varvtalsreglering av drivmotorn (15'), innefattar en styrenhet (50') vilken är anordnad att motta en elektronisk mätsignal (31') frånavkännaranordningen (30) samt att via styrdata (51') styra den i regleranordningen (40)ingående drivmotorns (15') varvtal att förmå pumpen (13') att åstadkomma ett i förvägbestämt tryck på lastavkännarledningen (LS), kännetecknad av att, drivmotorn (15') innefattar en permanentmagnetiserad trefas AC-motor (PMAC-motor),och att motordrivenheten (52) vidare innefattar en motorstyrningsenhet (53') vilken äransluten till styrenheten (50') för överföring av en variabel styrsignal (51 ') till drivmotorn(15') och drivning av pumpen (13') med önskade driftsparametrar, att motorstyrenheten (53') innefattar en strömsensor (55') som mäter en respektivefasström till drivmotorn (15') samt en hastighets/lägesgivare (56') som mäter läge ochhastighet hos drivmotorns (15') utgående drivaxeln, ett I/O gränssnitt med vilka data från nämnda strömsensor (55') ochhastighets/lägesgivare (56') adresseras tillbaka till styrenheten (50') varvid drivmotorns(15') vridmoment och vinkelhastighet (varvtal) styrs medelst pulsbreddsmodulering (PvvM). Demoleringsrobot enligt kravet 1, varvid drivmotorn (15') är av den typ som uppvisar ettav följande varvtalsintervall 0 - 2000 varv per minut, 0-3000 varv per minut eller mer än 3000 varv per minut. Demoleringsrobot enligt något av kraven 1 - 2, varvid styrenheten (50') innefattar en PLC eller en mikroprocessor CPU med ett datorprogram vilket P:\Stockho|m\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New Fo|der\Brokk\P41801041SEOO131403738 EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docx- baserat på en till styrenheten (50') ingående mätsignal (31') för tryck frånavkänningsanordningen (30), - ett inställt läge på en i demoleringsroboten (1) ingående styrspak (8) för styrning ochkontroll av den i demoleringsroboten ingående hydraulisk första respektive andraförbrukaren (L1, L2), och - en utgående styrsignal (51') från styrenheten (50') till en motordrivenhet (52')anordnad till drivmotorn (15'),kan styra och reglera drivmotorns (15') varvtal så att pumpen (13') kan leverera deneffekt i form av flöde och tryck hos hydraulvätskan som den första och/eller den andra förbrukaren (L1, L2) efterfrågar. Demoleringsanordning enligt något av kraven 1 - 3, varvid avkännaranordningen (30)innefattar en tryckgivare (PT) och att signalen från nämnda tryckgivare till styrenheten (50') är en elektronisk mätsignal (31 ') för tryck. Demoleringsrobot enligt något av kraven 1 - 4, innefattande ett till styrenheten (50') anordnat datorläsbart lagringsmedium (60'). Demoleringsrobot enligt kravet 5, varvid lagringsmediet (60') kan användas för att lagra, styrdata, felkoder eller annan användbar motorstyrdata från styrenheten (50'). Förfarande för matning av hydraulisk kraft till ett hydrauldrivet verktyg (L1) som ärutbytbart uppburet i en fri ände av en arm (3) som ingår i en demoleringsrobot (1 ) och tillen hydraulcylinder (L2) med vilken armen kan manövreras, vilket förfarande innefattarföljande operationers steg; - att via en matarledning (P) mata ett flöde av trycksatt hydraulvätska till verktyget (L1)från en hydrauldrivanordning (13', 15') till en i verktyget (L1) ingående hydraulisktverksamgjord funktion, - att via en returledning (T) återföra hydraulvätska till hydrauldrivanordningen, och - att via en lastkännarledning (LS) återföra ett signaltryck för styrning avhydrauldrivanordningen (13', 15'), kännetecknat av, - att en permanentmagnetiserad trefas AC-motor (PMAC-motor) används somdrivmotor (15'), - att ett tryck i lastkännarledningen (LS) mäts och att trycket omvandlas till en elektronisk mätsignal (31'), P:\Stockholm\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New Folder\Brokk\P41801041SEOO131403738 EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docx- att den elektroniska mätsignalen (31') används för att fömå en pump (13') med fastdeplacement att åstadkomma ett i förväg bestämt tryck på lastavkännarledningen (LS)baserat på det uppmätta trycket, - att en respektive fasström till drivmotorn (15') mäts medelst en strömsensor (55'), att läge och hastighet hos drivmotorns (15') utgående drivaxeln mäts medelst enhastighets/lägesgivare (56'), - att data från nämnda strömsensor (55') och hastighets/lägesgivare (56') adresserastillbaka till styrenheten (50') via ett I/O gränssnitt och - att drivmotorns (15') vridmoment och vinkelhastighet (varvtal) styrs medelstpulsbreddsmodulering (PWM). P:\Stockholm\mfh\Skrivbord\Skrivbord 171207\New Folder\Brokk\P41801041SEOOP140373S EOO\P140373S EO1\220519 besk o patentkrav avdelad ansökan.docx