SE387679B - Lenk- och rorelsesystem serskilt for svengning av redskap sasom lastskopor till grevmaskiner och liknande - Google Patents

Description

'10 .äs 20 pä 35 _40 I 7500175-0 '2 sekutivt så att den andra cylindern tar vid, då den första upphör att arbeta. Konstruktioner av detta slag blir emellertid komplicerade ur tillverknings- och manövreringssynpunkt och kräver därjämte stort ut- rymma.

Problemet hör i stort samman med svårigheterna att med en enda tryckcylinder åstadkomma ett enkelt och effektivt länksystem, som ger den eftersträvade stora aktionsvinkeln för lastskopan och samtidigt ett tillräckligt högt vridmoment för skopan i olika vinkellägen för denna. Med hänsyn till de skilda arbetsuppgifter som måste genomföras bör nämligen vridmomentet på lastskopan i stort sett vara konstant i olika vinkellägen.

Föreliggande uppfinning löser problemet att med ett synnerligen enkelt länksystem och med endast en tryckcylinder åstadkomma en sväng- ningsrörelse för lastskopan på cirka 200° samtidigt som förändringarna vid det vridande momentet är små och under alla omständigheter ligger inom helt acceptabla gränser. Enligt en utföringsform av uppfinningen är lastskopan på konventionellt sätt anbringad vid gräver-mens yttre än- de på en mot denna horisontellt vinkelrätt axel. Ett par av på gräv- armen symmetriskt och ledbart anordnade, triangulära länkplåtar med tre ledpunkter fungerar tillsammans med ett par av länkskenor som kraft- överförande organ. Iänkskenorna är ledat fästade vid länkplåtarna och vid lastskopan. I en tredje ledpunkt på de triangulära länkplåtarna är I en tryckcylinder sväzngbart anordnad, varvid tryckcylinderns kolvände via ett kolvstångshuvud är ledbart anbringat på lastskopan. ledpunkter- na för länkskenorna, länkplåtens ledpunkt på grävarmen och dennas led- e punkt på lastskopan bildar geometriskt en trapets med oföränderliga sidor men med varierbara vinklar mellan sidorna, varvid vid omställ- ningar förändrade vinkellägen på skopan trapetsens diagonaler föränd- ras genom lägesförändring av tryckcylinderns kolvstâng.

De i anordningen ingående maskinelementen är synnerligen enkla.

Tryckcylindern är sånär som på det ledbara infästningsdonet i länkplå- tarna av standardutförande och manövreringen av lastskopan via tryck- cylindern kan ske med hjälp av konventionella ventiler.

Det kännetecknande för uppfinningen framgår av efterföljande pa- tentkc' av.

I efterföljande beskrivning med bifogade ritningar redogöres för ett utföringsexempel enligt uppfinningen.

Fig. 'I visar i förenklad framställning och i perspektiv en yttre ände till en grävarm på en grävmaskin eller liknande med en lastskopa arrangerad med länksystemet enligt uppfinningen och en tillhörande tryckcylinder. Fig. 2 visar delvis i sektion längs linje II-II, fig. 1, 'tryckcylindern med en ledad infästning i till länksystanet hörande 10 15 20 25 50 55 40 5 7500175-0 länkplåtar. Fig. 5 och 4 visar i perspektiv detaljer till länksystemet enligt fig. 1. Fig. 5, 6 och 7 anger starkt schematiserat kinematiken för länksystemet enligt fig. 1, varvid tre olika lägen för lastskopan i förhållande till grävarmen visas. Fig. 8 anger förenklat och schema- tiskt läget för lastskopan i förhållande till grävarmen vid två gräns- positioner och fig. 9 visar grafiskt variationer i vridmomentet på last- skopan i beroende av en lägesvinkel d. Fig. 10 och 11 visar i speciell anknytning till fig. 1 och i planprojektion lastskopan vid länksystemet och.grävarmen i två gränslägen för lastskopan i förhållande till gräv- armen.

I fig. 1 är en lastskopa 1 ledbart förbunden vid yttre skänkel- ändar 2, 5 till en grävarm 4 genom lagringstappar 5, 6. Grävarmen 4 kan bestå av en rörbalk med rektangulär eller kvadratisk sektion och är i det i fig. 1 visade yttre ändpartiet utformad som en gaffel med de båda skänkeländarna 2, 5. Vid ett på figuren undre parti av skänkel- ändarna 2, 5 är anordnade två lagringstappar för två länkplåtar 7, 8 av vilka en lagringstapp 9 är synlig i fig. 1.

Iänkplåtarna 7, 8 är geometriskt lika och har förutom den förut nämnda lagringspunkten 9 i grävarmen 4 vardera ytterligare två ledpunk- ter med tillhörande lagringstappar, omfattande dels lagringstapparna 10, 11 för en första ände till två länkskenor 12, 15 och dels två lag- ringstappar 14, 15 på ett cylinderfäste 16 till en tryckcylinder 17.

Tryckcylindern 17 har en kolvstång 18, vilken med ett kolvstångshuvud 19 och en låsmutter 20 är ledat anbringad vid lastskopan 1 med en lag- ringstapp 21. Som framgår av fig. 1 är lastskopan 1 av konventionell konstruktion med två på en bakre sida 22 fast anbringade bärplåtar 25, 24 i vilka lagringstapparna 5, 6, 21 är anordnade. I ett på fig. 1 över- liggande läge i förhållande till lagringstapparna 5, 6 är i bärplåtar- na 25, 24 vidare anordnade två lagringstappar 25, 26 för en andra ände på var och en av länkskenorna 12, 15.

Kinematiken för det beskrivna systemet kommer att närmare klar- göras i anslutning till fig. 5, 6 och 7. I fig. 2 visas i planprojekæ tion och delvis i sektion längs linjen II-II, fig. 1, det ledade in- fästningssättet för tryckcylindern 17, vilken är anordnad med två tryck- ledningar 27, 28 som är anslutna till en manövercentral i grävmaskinens styrhytt. Cylinderfästet 16 utgör lämpligen en i tryckcylindern 17 in- tegrerad del, som är utformad med lagringstapparna 14, 15, vilka är säkrade i läge i länkplåtarna 7, 8 med spårringar 29 eller liknande.

Fig. 5 visar i perspektiv länkskenorna 12, 15 och anger speciellt en vid lagringstapparna 25, 26 anordnad stuts eller bricka 50, vilken fungerar som distansorgan för att möjliggöra den fria rörelse och kraftöverföring för systemet som kommer att beskrivas i fortsättningen.

'|O 15 20 25 50 UJ \,"| " 7500175-0 L, Fig. 4 visar i perspektiv en detalj av kolvstången 18, kolvstångshnvu- det 19 och låsmuttern 20.

I fig. 5, 6 och 7 visas de beskrivna elementen schematiskt och starkt förenklat med tidigare angivna hänvisningsbeteckningar. För de nämnda figurerna är förutsatt, att grävarmen 4 befinner sig i väsent- ligen samma läge men att lastskopan 1 intar tre från varandra helt skilda positioner i förhållande till grävarmen 4. För tydlighetens skull är också fig. 5-7 visade som planprojektioner i ett snitt genom tryckcylindern 17. .De olika lagringstappar, som anges i figurerna, är sålunda en lagringstapp 9' för länkplåten 8 samt de två ytterligare lagringstapparna 11, 15' i denna, vidare lagringstapparna 6, 21, 26 i bärplåten 24. Positionen för lastskopan 1 i förhållande till grävarmen 4 visas i fig. 5 i ungefär samma läge som i fig. 1. Iastskopan 1 kan då svänga i förhållande till grävarmen 4 kring lagringstapparna 5, 6 enligt dubbelpilen P1. Genom det rörliga förband, som länkplåtarna 7, 8 och länkskenorna 12, 15 åstadkommer mellan bärplåtarna 25, 24, dvs. lastskopan 1 och grävarmen 4 kommer då länkplåtarna 7, 8 (fig. 1 i kombination med fig. 5-7) att svänga kring lagringstapparna 9, 9' en- ligt dubbelpilen P2 samtidigt som länkskenorna 12, 15 vid lagringspunk- terna 10, 11 resp. 25, 26 svänger enligt dubbelpilarna P5 resp. P4.

Samtidigt härmed beskriver lagringspunkterna 14, 15 för cylinderfästet 16 en cirkelkretsformig rörelse enligt dubbelpilen P5 med lagringstap- parna 9, 9' som.centrum. Med lagringstapparna 5, 6 som centrum beskri- ver vidare lagringstapparna 21 och 25, 26 en kretsformig rörelse enligt dubbelpilazrna P6 resp. P7.

Det står då klart att tryckcylindern 17 genom kolvstångens 18 ledade förband med lagringstappen 21 beskriver en ur gecmeimisk syn- punkt förhållandevis komplicerad förflyttnings- och svängningsrörelse med lagringstapparna 14, 15 som förflyttnings och vridningsaxel. Huvud- riktningen för denna kombinerade rörelse för tryckcylindern 17 anges med dubbelpilen P8.

I anslutning till kolvstången 18 är i fig. 5-7 angiven en i tryckcylindern 17 arbetande kolv 51 med ett aktivt cylinderrum 52, 55 på vardera sidan. Allt efter tryckförhàllandet i cylinderrummet 52, 55 kommer kolvstângen 18 att påverkas av krafter enligt dubbelpilen K1, vilka i sin tur åstadkommer ställmoment, som vrider lastskopan 1 kring lagringstappalna 5, 6 enligt dubbelpilen P9 och vilka även bär upp en i lastskopan påförd massa K2.

Om nu i det läge för länksystemet som.visas i fig. 5 ytterligare tryclcmedium tillföres cylinderrummet 52 genom tryckledningen 27 sam- tidigt som tryckmedium bortföres från cylinderrummet 55 genom tryck- ledningen 28 kommer lastskopan 1 att svänga kring lagringspunkterna 5, 40 _45 20 25 :s 40 5 7500175-0 6 enligt pilen P40 upp till ett övre ändläge enligt fig. 6, varvid sam- tidigt kolven 54 förflyttar sig till ett bottenläge i tryckcylindern 47. Denna senare kommer då att fällas in mot grävarmen 4. För att möj- liggöra fri rörelse för tryckcylindern 4? till detta gränsläge är som tidigare nämnts grävarmen 4 utformad som en gaffel med tillräckligt spelrum för tryckcylinderns 47 svängningsrörelse. I läget enligt fig. 6 är lastskopan 4 i det närmaste riktad helt uppåt och kan då vara fylld med material. A Om vid läget enligt fig. 6 tryckmedium i stället tillföres cy- linderrummet 55 samtidigt som tryckmedium bortföres från cylinderrummet 52 kommer lastskopan 4 att svänga nedåt kring lagringstapparna 5, 6 en- ligt pilen P44 och inta ett slutläge visat i fig. 7, varvid lastskopan 4 tömmes på material. Det observeras att grävarmen 4 under dessa opera- tioner med lastskopan 4 hela tiden haft samma vinkelställning mot ett horisontalplan och alltså icke behöver manövreras för att bibringa last- skopan de visade ur lastnings- och lossningssynpunkt fördelaktiga posi- tionerna. 5 Det beskrivna länksystemets kinematik framgår klart av figurerna 5, 6 och 7 medan däremot en analys av kraftspelet i de olika elementen och det resulterande vridmomentet på lastskopan 4 kring lagringstappar- na 5, 6 ställer sig mycket komplicerade. Uppenbarligen måste det vri- dande momentet i alla lägen för lastskopan 4 vara tillräckligt stort för att klara de lastkrafter K2, fig. 5, som kan uppstå, och likaså samtliga de krafter, vilka kommer att överföras till vridande moment på lastskopan 4 under ett grävnings- eller schaktningsarbete. Klart är också, att det vridande momentet på lastskopan 4 står i relation till det inbördes lägesförhållandet mellan de olika lagringspunkterna, tryokcylinderns 47 storlek och tryckfördelningen i cylinderrummen 52, 55. Rent geometriskt bildar, som tydligast framgår av fig. 5, lagrings- tapparna 5, 6, 9, 9', 40, 44, 25, 26 mellan lastskopan 4 och grävarmen 4 en trapets med konstanta sidor men föränderliga diagonaler. Diagonal- förändringarna åstadkommas genom krafterna K4 via kolvstången 48. Här bör dock inskjutas att jämförelse med en trapets icke är fullt adekvat för alla rörelsefaser i länksystemet. I ett visst läge övergår nämligen de ovannämnda lagringstapparna till att bilda en geometriskt odefinier- bar fyrhörning, som tydligast framgår av fig. 7, då den sida av trapet- sen som bildas av lagringstapparna 5, 6 resp. 25, 26 fälles inåt mot trapetsen. ^ I syfte att ge en reell bild av variationerna för vridmomentet på lastskopan har för ett givet utföringsfall för länksystemet grund- uppgifter matats in och analyserats i datamaskiner. Härvid har i stort sett den geometriska relation i avseende på de olika lagringstapparnas 10 15 _20 .25 50 55 7500175-o 6 lägen, som visas i figurerna, följts. Det erhållna resultatet visas grafiskt i fig. 9, varvid en lägesvinkel a schematiskt framgår av fig. '8. I fig. 9 är vridmomentet Mv angivet i Kpm längs diagrammets y-axel 'och lägesvinkeln a° utmed x-axeln. Som framgår av en funktionskurva F i fig. 9 ligger vridmomentet Mv på en hög nivå, dvs. på genomsnittligt 4000 Kpm.samtidigt som variationerna är förhållandevis måttliga med ett maxvärde av cirka 5500 Kpm vid a=0, dvs. då lastskopan befinner sig i ett gränsläge nedåt, fig. 7,och ett minvärde av cirka 5500 Kpm vid a=2oo°, avs. aa iaseskopan 1 är riktad uppåt enligt rig. s. 0 För att ytterligare förtydliga de olika länkelementens positioner vid dessa båda gränslägen visas sidoprojektioner enligt fig. 10, 11, som i förenklad framställning åskådliggör länksystemet i anslutning till det utförande, vilket anges i fig. 1. Samma hänvisningsbeteckning- 0 ar som tidigare är använda för de olika delarna och funktionsförkla- ringar utöver vad som redan anförts torde icke erfordras i anslutning till fig. 10, 11. Av nämnda figurer framgår klart att i det uppàtvända läget-av skopan 1 (fig. 10) kolvstången 18 praktiskt taget passerar ggenom skopans infästningspunkt 5 till grävarmen 4, vilket innebär att momentarmen mellan skopa och cylinder väsentligen är noll. Emellertid åstadkommes erforderlig momentarm genom cylinderns infästning till länkplåtarna 7, 8 och dessas infästning till grävarmen 4. I.det mest nedsvängda läget (fig. 11) föreligger praktiskt taget icke någon moment- arm i förbindningen länkplàtarna 7, 8, länkskenorna 12, 15 och lastsko-, pan 1, enär länkskenorna ligger över lastskopans vridningspunkt 5. I sistnämnda position föreligger momentarm mellan kolvstångens 18 infäst- ningspunkt 21 och skopans svängningspunkt 5.

Inom ramen för uppfinningen är det givetvis icke nödvändigt att en lastämpa 1 anbringas vid länksystemet utan vilket som helst annat redskap kan fästas därvid, vilket redskap exempelvis kräver stor sväng- ningsrörelse för utförande av erforderliga arbetsmanövrar. Det är givet- vis ej heller nödvändigt att som drivande organ anbringa en tryckcylin- der, som i det visade exemplet, utan vilken som helst annan kraftkälla kapabel att utföra ekvivalenta arbetsrörelser kan komma till användning.

I fig. 1-4 och 10, 11 har de olika organen i länksystemet som tidigare nämnts visats i ett förenklat, närmast principiellt utförande.

I praktiken måste till exempel alla lagringstappar vara väl skyddade mot inträngning av smuts och flytande partiklar. Det är också underför- stått att länkplåtarna 7, 8 kan vara utformade som vinkelarmar och att även övriga element konstruktivt kan vara anpassade till andra utfö- ringsformer på länksystemet utan att uppfinningsramen fràngås.

Claims (7)

1. 0 15 20 25 40 7500175-0 7 Patentkrav. 4- Iëflkt Oßh rörelßesyßtem särskilt för svängning av redskap såsmm lastskopor till grävmaskiner och liknande, varvid.redskapet eller fäste därtill är svängbart infästat till en hållare, k ä n n e t e o k n a t av en första länkanordning (12, 15) förbindande (25, 10, 24, 11) nämnda fäste (25, 24) med en andra länkanordning (7, 8) som i sin tur är ledat (9, 9') förbunden med nämnda hållare (4), varvid mellan nämnda andra länkanordning (7, 8) och nämnda fäste (25, 24) är ledat (14, 15, 21) infästat ett drivdon (17, 18) med en längdföränderlig arbetsrörelse, vilket drivdon är ledat till fästet vid en punkt (21) på avstånd från fästets ledpunkt (5, 6) till hållaren (4) och varvid nämnda andra länk- anordnings (7, 8) ledpunkter (9, 10, 14) är så belägna att de geomet- riskt bildar hörnpunkter i en triangel, samt varvid ledpunkterna (25, 26) för nämnda första länkanordning (12, 15) vid fästet (25, 24) och ledpunkterna (21) för drivdonet (17, 18) vid fästet ligger på ömse si- dor om fästets ledpunkt (5, 6) till hållaren (4).

2. Iänk- och rörelsesystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att drivdonets (17, 18) arbetsrörelsebana och nämnda första länkanordning (12, 15) förlöper i varandra korsande riktningar under alla svängningslägen.

5. länk- och rörelsesystem enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att ledpunkten (10, 11) för nämnda andra länkanordf ning (7, 8) till nämnda första länkanordning (12, 15) är belägen bortom ledpunkten (14, 15) för drivdonet (17) i förhållande till nämnda andra länkanordnings ledpunkt (9, 9') till hållaren (4) och till fästets (25, 24) leapmmt (5, 6) till källaren.

4. Iänk- och rörelsesystem enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda första länkanordning (12, 15), nämnda andra länkanordning (7, 8), fästet (25, 24) och hâllaren (4) tillsammans med sina ledpunkter (5, 9, 10, 25 och 6, 9', 11, 24) geo- metriskt bildar en trapets med konstanta sidor men med alltefter fäs- tets (25, 24) vinkelläge (a, fig. 8) i förhållande till hållaren (4) föränderliga diagonaler.

5. Iänk- och rörelsesystem enligt något av föregående krav, tillämpat vid exempelvis en lastskopa svängbar i ett vertikalplan kring en vridningsaxel vid en yttre ände av en grävmaskins grävarm, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda första länkanordning (12, 15) utgöres av två parallellställda länkskenor (12, 15) med lika avstånd mellan första (25, 26) resp. andra lagringsaxlar (10, 11) och att nämn- da andra länkanordning (7, 8) omfattar två i huvudsak triangulära länk- plâtar (7, 8), i vilka nämnda andra (10, 11) resp. en tredje lagrings- axel (9, 9') samt en första ledad kraftöverföringsaxel (14, 15) för drivdonet är geometriskt kongruent anordnade vid hörnpunkterna i en "10 -fv5oo17s-o 8 triangel, varvid vridningsaxeln (5, 6) resp. den första lagringsaxeln (25, 26) utgöres av lagríngstappar (5, 6, 25, 26), vilka tillsammans med den andra ledade kraftöverföringsaxeln (24) anordnade i paral- lellställaa bär-plåtar (25, 22+), som är fast anbringaae på lasrskopan (4)-

6. Iänk- och rörelsesystem enligt krav 5, k ä n n e t e c k - n a t av att grävarmen (4) vid den yttre änden (2, 3, fig. 1) är ut- formad som en gaffel med en längd på skänkelarmarna (2, 5) som medger en fri fällningsrörelse för drivdonet ('17).

7. Iänk- och rörelsesystem enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att drivdonet utgöres av en företrädesvis hydraulisk kolv-cylmaermekanism. ' ANFÖRDA PUBLIKATIONER: