SE455498B

SE455498B - HYDRAULIC LIFTING DEVICE FOR LIFTING UNIT

Info

Publication number: SE455498B
Application number: SE8601955A
Authority: SE
Inventors: L Johansson
Original assignee: Bt Ind Ab
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1988-07-18
Also published as: GB2192029B; GB8709968D0; GB2192029A; SE8601955D0; DE3713648A1; SE8601955L

Description

15 20 25 30 35 455 4_98 besparing som härvid uppnås har dock inte kunnat uppväga den merkostnad som systemet innebär. Detta kräver nämligen för- hållandevis mycket ledningsdragning och komplicerade venti- ler och måste även dimensioneras för högre tryck än normalt. 15 20 25 30 35 455 4_98 savings achieved in this case have not, however, been able to offset the additional cost that the system entails. This is because it requires a relatively large amount of piping and complicated valves and must also be dimensioned for higher pressures than normal.

Dessa olägenheter förstärks om olika former av fjärrstyrning behövs, t.ex. från en med lyftgaffeln medföljande operatörs- hytt.These inconveniences are exacerbated if various forms of remote control are needed, e.g. from an operator's cab supplied with the lifting fork.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstad- komma en lyftanordning för lyftaggregat på batteridrivna fordon, vilken undviker ovannämnda olägenheter med de förut kända anordningarna och vilken på ett enklare och mer driftsäkert sätt kan återvinna energi från upplyfta laster m.m. Ett annat ändamål är att skapa en anordning som i jämförelse med konventionella hydrauliska lyftanordningar inte ökar vare sig vikten eller kräver extra utrymme.An object of the present invention is therefore to provide a lifting device for lifting units on battery-powered vehicles, which avoids the above-mentioned inconveniences with the previously known devices and which in a simpler and more reliable way can recover energy from raised loads etc. Another object is to create a device which, in comparison with conventional hydraulic lifting devices, does not increase either the weight or require extra space.

Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den följande beskrivningen. De uppnås genom de kännetecken som anges i efterföljande patentkrav.Additional objects and advantages of the invention will become apparent from the following description. They are achieved by the features set forth in the appended claims.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas under hänvisning till bifogade ritningsblad, på vilka: Fig. 1 är en sidovy på en schematiskt framställd industri- truck utrustad med en Iyftanordning enligt uppfinningen.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing sheets, in which: Fig. 1 is a side view of a schematically manufactured industrial truck equipped with a lifting device according to the invention.

Fig. 2 är en tvärsektion genom en arbetscylinder till- hörande lyftanordningen. Vidare framgår ett schematiskt framställt hydraulsystem för arbetscylíndern.Fig. 2 is a cross section through a working cylinder belonging to the lifting device. Furthermore, a schematically produced hydraulic system for the working cylinder is shown.

Den visade industritrucken är av det slag som används i vissa former av plocklager och innefattar därför ett ' lyftaggregat 11 med sammanbyggd hytt 12 för operatören.The industrial truck shown is of the type used in certain forms of picking bearings and therefore comprises a lifting unit 11 with an integrated cab 12 for the operator.

Lasterna hanteras härvid med någon lämplig form av lyft- gafflar 13. Lyftaggregatet 11 är förskjutbart längs en mast 14 anbríngad på fordonets chassi, som även uppbär batteri- iv .w fu 10 15 20 25 30 35 455 498 paket 15) elmotorer 16 m.m. för framdrivnings- och lyft- funktionerna. En arbetscylinder 17 är anordnad för den direkta lyftningen och sänkningen av lyftaggregatet 11.The loads are then handled with some suitable form of lifting forks 13. The lifting unit 11 is displaceable along a mast 14 mounted on the vehicle chassis, which also carries batteries (w) 10 15 20 25 30 35 455 498 packages 15) electric motors 16 m.m. for the propulsion and lifting functions. A working cylinder 17 is provided for the direct lifting and lowering of the lifting unit 11.

Arbetscylindern 17 innefattar såsom framgår av fig. 2 ett cylinderhus 18~och en i detta rörlig dubbelverkande kolv 19 med ett kolvhuvud 20 och en kolvstång 21. Ett rör 22 är anbringat centralt i cylínderhusets ena ändvägg 23 för att inskjuta i cylinderkammaren och i dess längsriktning fram till den motsatta ändväggen 24. Röret 22 är även anordnat att inskjuta genom en håltagning 25 i kolvhuvudet 20 och in i kolvstàngen 21, som är ihålig och rörformad. Röret 22 och kolven 19 avgränsar en inre tryckkammare 26, som med en packning 27 är avskild från cylinderkammaren, vilken i sin tur är uppdelad i en första 28 och en andra 29 cirkelring- formad arbetskammare med vardera ett utlopp 30, 31. Den första arbetskammaren 28 är härvid begränsad av röret 22 och cylinderväggen 32 och den andra 29 av kolvstàngen 21 och cylinderväggen 32.As shown in Fig. 2, the working cylinder 17 comprises a cylinder housing 18 and a double-acting piston 19 therein with a piston head 20 and a piston rod 21. A tube 22 is arranged centrally in one end wall 23 of the cylinder housing for insertion into the cylinder chamber and in its longitudinal direction. up to the opposite end wall 24. The tube 22 is also arranged to be inserted through a hole 25 in the piston head 20 and into the piston rod 21, which is hollow and tubular. The tube 22 and the piston 19 define an inner pressure chamber 26, which with a gasket 27 is separated from the cylinder chamber, which in turn is divided into a first 28 and a second 29 circular annular working chamber each with an outlet 30, 31. The first working chamber 28 is in this case limited by the tube 22 and the cylinder wall 32 and the other 29 by the piston rod 21 and the cylinder wall 32.

Tryckkammaren 26 är lämpligen sluten och fylld med någon gas, tﬂex. kvävgas, men kan även vara förbunden med en yttre tryckgastank 33 via en ledning 34. Tryckkammarens volym blir på känt sätt en linjär variabel av kolvens 19 slaglängd, vilket innebär att den inneslutna gasen ger upphov till en fjäderkraft proportionell mot trycket i kammaren och den inre arean på kolvstàngens utskjutande ände 35. Genom lämpliga val av dessa variabler kan Ejäderkraften anpassas till egenvikten av lyftaggregatet samt eventuellt viss ytterligare last. Den pá detta vis uppnådda förspänningen av kolven kan även anordnas så att den blir inställbar, t.ex. genom en reglerventil 36 i anslutningsledningen 34.The pressure chamber 26 is suitably closed and filled with some gas, e.g. nitrogen gas, but can also be connected to an external compressed gas tank 33 via a line 34. The volume of the pressure chamber becomes in a known manner a linear variable of the stroke of the piston 19, which means that the entrapped gas gives rise to a spring force proportional to the pressure in the chamber and the inner the area on the projecting end of the piston rod 35. By appropriate selection of these variables, the Ejäderkraft can be adapted to the dead weight of the lifting unit and possibly some additional load. The prestressing of the piston thus obtained can also be arranged so that it becomes adjustable, e.g. through a control valve 36 in the connection line 34.

Lyftcylindern 17 är anordnad att manövreras med hjälp av ett hydrauylsystem som är uppbyggt av enkla driftsäkra komponenter och som är speciellt lämpat för elektrisk 10 15 20 25 30 35 455 498 avstándsmanövrering, t.ex. från hytten 12 på lyftaggregatet.The lifting cylinder 17 is arranged to be operated by means of a hydraulic system which is built up of simple reliable components and which is particularly suitable for electric remote operation, e.g. from the cab 12 on the hoist.

Systemet innefattar en enkel hydraulpump 40 med konstant deplacement, t.ex. en kugghjulspump vars flöde till storlek och riktning kan varieras genom-varvtalsreglering och omkastning av pumpens rotationsriktning. Från pumpen 40 går en anslutningsledning 41, 42 till respektive arbetskammare 28, ingår även inställbar med vilkas 29 via inkopplingsbara backventiler 43, 44. I systemet tryckregleringsorgan i form av en fast 45 och en 46 backventil och en tryckbegränsningsventil 47 hjälp trycket kan hållas på en sådan nivå att kavitationer, tryckstötar m.m. kan undvikas. Eftersom hydraulsystemet i princip är helt slutet behövs endast en mindre hydraultank 48 för utjämning av flödet samt eventuellt kompensation för visst läckage. Hydraulpumpen 40 är direktdriven av en likströmsmotor 49, som via ett styrorgan 50 på känt sätt enkelt kan varvtalsregleras och ges ändrad rotationsriktning. Styrorganet, lämpligen en mikroprocessor, påverkas från operatörshytten och med ledning av operatörens kommandon utsänds lämpliga styr- * signaler bl.a. till motorn 49 och backventilerna 43, 44.The system comprises a simple hydraulic pump 40 with constant displacement, e.g. a gear pump whose flow to size and direction can be varied by speed control and reversal of the direction of rotation of the pump. From the pump 40 a connection line 41, 42 goes to the respective working chamber 28, also includes adjustable with which 29 via connectable non-return valves 43, 44. In the system pressure regulating means in the form of a fixed 45 and a 46 non-return valve and a pressure relief valve 47 such a level that cavitations, pressure shocks etc. can be avoided. Since the hydraulic system is in principle completely closed, only a small hydraulic tank 48 is needed to equalize the flow and possibly compensate for some leakage. The hydraulic pump 40 is directly driven by a direct current motor 49, which via a control means 50 can be easily speed controlled and given a changed direction of rotation. The control means, suitably a microprocessor, is actuated from the operator's cab and, on the basis of the operator's commands, suitable control signals are transmitted, e.g. to the engine 49 and the non-return valves 43, 44.

Härvid är vissa speciella konstanter, minsta pumpvarvtal, förregleringar m.m. inprogrammerade i mikroprocessorn för att uppnå lämplig samordning mellan hydraultryck och öppning av ventilerna 43, 44.In this case, certain special constants, minimum pump speeds, interlocks, etc. programmed into the microprocessor to achieve proper coordination between hydraulic pressure and opening of valves 43, 44.

I fig. 2 visas arbetscylindern 17 i sitt nedre ändläge och hydraulsystemet befinner sig i viloläge. Vid lyftning av en last drar operatören på vanligt sätt i en styrspak och mikroprocessorn startar pumpmotorn, som gives lämpligt varvtal och önskad rotationsriktning. Mikroprocessorn ger därefter order om öppning av ventilen 44 medan ventilen 43 förblir i det visade viloläget. Vid körning i denna riktning går oljan direkt från den andra arbetskammaren 29 till pumpens sugsida. Då deplacementet vanligtvis är mindre på denna sida kompletteras oljemängden från tanken 48 via backventilen 45. Från pumpen matas hydrauloljan till den x 10 15 20 25 30 35 455 498 första arbetskammaren 28 via anslutningsledningen 41 och backventilen 43. Dä sänkning önskas drivs hydraulpumpen åt motsatt håll och vid lämpligt tryck och varvtal ändrar ventilen 43 sitt läge medan ventilen 44 kvarstår i vilo- läget. Den oljemängd som nu kommer från cylinderns första arbets kammare 28 går nu in på pumpens nya omvända sugsida.In Fig. 2, the working cylinder 17 is shown in its lower end position and the hydraulic system is in the rest position. When lifting a load, the operator pulls a control lever in the usual way and the microprocessor starts the pump motor, which is given a suitable speed and the desired direction of rotation. The microprocessor then orders the opening of the valve 44 while the valve 43 remains in the displayed rest position. When driving in this direction, the oil goes directly from the second working chamber 29 to the suction side of the pump. As the displacement is usually smaller on this side, the amount of oil from the tank 48 is supplemented via the non-return valve 45. From the pump the hydraulic oil is fed to the first working chamber 28 via the connecting line 41 and the non-return valve 43. When lowering is desired, the hydraulic pump is driven in the opposite direction. and at the appropriate pressure and speed, the valve 43 changes its position while the valve 44 remains in the rest position. The amount of oil that now comes from the cylinder's first working chamber 28 now enters the new inverted suction side of the pump.

På pumpens trycksída går nu oljan på grund av det mindre deplacementet i den andra arbetskammaren 29 också via den inställbara backventilen 46 till tanken 48. Vid sänkningen blir vanligtvis det inkommande trycket på pumpens sugsida så stort att pumpen såsom en motor kan driva elmotorn 49, som i sin tur fungerar som generator, då varvtalet är tillräckligt högt. Mer betydelsefullt än den energiàtervinning som härvid kan uppnås är att lyftaggregatet nu kan bromsas på elektro- mekanisk väg istället för tidigare metoder som bromsade genom strypning av oljeflödet. Detta innebar att energi absorberades genom oljeuppvärmning som gav krav på olje- kylare och även stora övervolymer olja.On the pressure side of the pump, due to the smaller displacement in the second working chamber 29, the oil now also goes via the adjustable non-return valve 46 to the tank 48. During lowering, the incoming pressure on the suction side of the pump usually becomes so great that the pump can drive the electric motor 49. in turn acts as a generator, as the speed is high enough. More important than the energy recovery that can be achieved in this case is that the lifting unit can now be braked electromechanically instead of previous methods that slowed down by restricting the oil flow. This meant that energy was absorbed through oil heating, which required oil coolers and also large volumes of oil.

Genom uppfinningen ástadkoms således en mycket enkel och energisnål lyftanordning utan att skrymmande eller dyrbara tillsatser behöver tíllgripas. För lyftcylindern 17 utgörs merkostnaden för gasfjäderfunktionen endast av centrumröret 22 och packningen 27. Övriga funktioner enligt uppfinningen upptages av delar som alltid måste finnas i en hydraulcylin- der av detta slag. Vidare är den enda extra yta som måste tillordnas ytterytan på nämnda rör, vilken genom integratio- nen blir smord helt automatiskt. Genom den utjämnande effekt som den inbyggda tryckgaskammaren har möjliggörs även användandet av en direktansluten hydraulpump,som utan kompli- cerade 4-vägsventiler och áterflöde till tank kan åstadkomma samma styrning av rörelsen som tidigare. Systemet medger, istället billiga och lättillgängliga ventiler, som i likhet med pumpmotorn är lätta att fjärrstyra. Styrningen kan därvid ske med hjälp av modern mikroelektronik utan behov av ytterligare hydraulledningar. Uppfinningen kan givetvis 455 498 varieras på màngahanda sätt inom ramen för patentkraven. Så kan exempelvis tryckgaskammaren 26 och den första arbetskammaren 28 byta plats och vidare kan, om så önskas, flera cylindrar anslutas till en gemensam yttre tryckgastank 33, vilket eventuellt också skulle ge möjlighet till att ha tryckkammaren 26 fylld med olja istället för gas.The invention thus provides a very simple and energy-efficient lifting device without the need for bulky or expensive additives. For the lifting cylinder 17, the additional cost of the gas spring function consists only of the center tube 22 and the gasket 27. Other functions according to the invention are occupied by parts which must always be present in a hydraulic cylinder of this kind. Furthermore, the only extra surface that must be assigned to the outer surface of said pipe, which is lubricated completely automatically by the integration. The equalizing effect that the built-in compressed gas chamber has also makes it possible to use a directly connected hydraulic pump, which without complicated 4-way valves and return flow to the tank can achieve the same control of the movement as before. The system allows, instead, cheap and easily accessible valves, which, like the pump motor, are easy to control remotely. The control can then be done with the help of modern microelectronics without the need for additional hydraulic lines. The invention can of course be varied in many ways within the scope of the claims. For example, the compressed gas chamber 26 and the first working chamber 28 can change places and further, if desired, several cylinders can be connected to a common external compressed gas tank 33, which would possibly also make it possible to have the pressure chamber 26 filled with oil instead of gas.

(J ..||.(J .. ||.

Claims

455,498 Patent claims

Hydraulic lifting device for lifting unit (11) on preferably battery-powered vehicles comprising a working cylinder (17) for lifting and lowering the lifting unit, a pressurized gas chamber for pre-tensioning the working cylinder and an electric motor-driven hydraulic pump (40) with a maneuvering system (41, 42) the working cylinder, (17) comprises (19) with a piston head (20) and a hollow piston rod (21) and a tube (22) arranged in the cylinder which inserts into the piston head (18) arranged in a cylinder movable in a cylinder housing (18). 20) and the piston rod (21) and sealingly delimiting a pressure chamber (26) from a working chamber (28, 29), characterized in that the working cylinder (17) is double-acting and has two working chambers (28, 29) located between the cylinder housing (18) and the center tube. (22) and the cylinder housing (18) and the piston rod (21) and that the pressure chamber (26) forms a completely closed pressurized gas chamber delimited by a sealing member (27) arranged between the piston (19) and the pipe (22) and having a minimum volume large enough for the piston to reach its respective end positions during normal operation.

2. that the hydraulic pump (40) has a substantially constant displacement and is directly connected via connecting lines (b1, 42) to the respective working chambers (28, 29) and that control means (50) are arranged to control the speed and direction of rotation of the pump motor so that the flow in _ respective connection line can be given variable size and direction. Lifting device according to claim 1, characterized by 455 498

Lifting device according to Claim 2, characterized in that a non-return valve (43, 44) can be connected in the connecting line (41, 42) between the respective working chambers (28, 29) and the hydraulic pump (40) in order to, according to control signals from the control means ( 50) be able to close the flow from one or both working chambers (28, 29).

Lifting device according to Claim 2 or 3, characterized in that pressure regulating means (45, 46, 47) are arranged in the hydraulic system for the working cylinder (17) in order to compensate for displacement differences on the pressure and suction side of the working cylinder.

Lifting device according to claim 3 or 4, characterized in that the control means (50) comprises a microprocessor which is arranged for calculating the time of the engagement or disengagement of the non-return valves (43, 44) on the basis of the speed of the hydraulic pump (40) and pump direction.