SE504463C2 - Förlängningsbar arm, särskilt för kranar - Google Patents

Description

W 20 25 30 35 40 504 463 2 slangar i det att denna typ av hydraulledningar är känsliga för skador genom yttre åverkan.

I syfte att tillgodose ovannämnda önskemål har föresla- gits olika problemlösningar av vilka två redovisas i WO93/08116 Och WO93/10034. likenhet med en i cylinderns botten anordnad backventil som I den förstnämnda skriften beskrivs en hydrau- öppnas genom påverkan av ett anslag på en utanförvarande cylin- der först sedan enheten förlängts till maximal längd. Den sist- nämnda skriften beskriver ett arrangemang vid vilket ett i den enskilda cylinderns botten fäst, invändigt centralrör har till uppgift att gripa in i den ihåliga kolvstången under större delen av - men ej hela - kolvens slaglängd för att på så sätt tillåta oljeflöde från en innanförvarande hydraulikenhet till nästkommande, utanförvarande hydraulikenhet först sedan den innanförvarande enheten i huvudsak fullständigt förlängts till maximal längd. Ingen av dessa problemlösningar säkerställer emellertid någon absolut tillförlitlig fasthàllning av kolv- stängerna i dessas fullt utskjutna, yttre ändlägen; något som medför en labil reglering av teleskoparmdelarnas rörelser.

HE.. E 1.3 Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan- nämnda nackdelar hos tidigare kända konstruktioner och skapa en förlängningsbar arm vars hydraulikenheter låter sig regleras på ett bättre sätt än tidigare. Ett grundläggande syfte med upp- finningen är sålunda att skapa en arm vars hydraulikenheter för sekvensreglering av de olika teleskoparmdelarna är så beskaf- fade att de förmår tillförlitligt fasthålla sin kolvstång i ut- skjutet ändläge så länge kolvstången i varje utanförvarande hydraulikenhet icke är inskjuten till sitt inre ändläge. Ett ytterligare syfte är att åstadkomma denna sekvensreglering automatiskt och pà mekanisk väg, d v s utan att nödvändiggöra exempelvis elektrisk styrning av ventiler. Ännu ett syfte med uppfinningen är att förverkliga problemlösningen med hjälp av hydraulikenheter vilka är hydrauliskt förbundna med varandra via fasta eller stela ledningar.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det grundläggande syftet medelst de särdrag som är angivna i patentkravets l kän- netecknande del. Föredragna utförandeformer av uppfinningen är vidare definierade i de osjälvständiga kraven. 10 15 25 30 35 40 3 504 463 Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är: Fig 1 en schematisk längdsektion genom en hydraulikenhet ingående i en förlängningsbar arm enligt uppfinningen, Fig 2 likaledes schematiska längdsektioner genom fyra i en förlängningsbar arm ingående hydraulikenheter för reglering av lika många teleskoparmdelar, varvid tre av enheterna är utförda på det sätt som visas i fig 1, medan en yttre enhet är av enklare konstruktion, och varvid kolvstängerna till samtliga enheter visas i ett inskjutet, inre ändläge, analoga längdsektioner av samma hydraulikenheter som i fig 2, men visande kolvstàngen till den innersta enheten utskjuten till ett yttre ändläge, Fig 4 en mot fig 3 svarande illustration visande hurusom utskjutning av kolvstàngen till den näst innersta hydraulikenheten påbörjats, en förstorad längdsektion genom ett praktiskt, konstruktivt utförande av hydraulikenheten enligt fig 1, Fig 5 varvid endast det yttre partiet av cylindern visas och varvid kolvstàngen och tillhörande kolv illustreras i närheten av, ehuru på visst avstånd från ett yttre ändläge, Fig 6 en mot fig 5 svarande längdsektion visande kolvstàngen fullt utskjuten till det yttre ändläget, och Fig 7-9 förstorade tvärsektioner A, B resp C i fig 6.

Detalíerad beskrivning av ett föredraget utförande av uppfin- ningen Den beskrivning av uppfinningen som följer nedan sker huvudsakligen med hänvisning till fig 1-4 som illustrerar upp- finningen schematiskt. Det konkreta konstruktionsexempel som illustreras i fig 5-9 kommer att beröras endast i korthet. Det skall dock påpekas att analoga komponenter i de båda exemplen har samma hänvisningsbeteckningar.

I fig 1 betecknar 1 generellt en hydraulikenhet eller s.k. hydraulcylinder vilken inbegriper en egentlig cylinder 2, en kolv 3 och en kolvstång 4. Kolven 3 delar cylinderns 2 inre i två kamrar, nämligen en kolvsideskammare 5 mellan kolven och 10 20 25 30 35 40 504 465 4 en första gaveldel eller botten 6, och en kolvstångskammare 7 mellan kolven och en andra gaveldel 8 i vilken finns ett hål 9 genom vilket kolvstàngen 4 är rörlig fram och åter. Till kolv- sideskammaren 5 leder en första huvudledning 10. En andra huvudledning 11 är ansluten till kolvstångskammaren 7. Kolv- stången 4 är ihålig genom att inbegripa ett rörformigt parti 12 vilket avgränsar ett hàlrum 13. Vid sin fria ände uppvisar kolvstàngen 4 ett huvud 14. I området av detta huvud är till kolvstàngen anslutna två ytterligare hydraulledningar beteck- nade 10' Nu hänvisas till fig 2 som illustrerar hurusom en för- resp 11'. längningsbar arm enligt uppfinningen innefattar flera ytterli- gare hydraulikenheter 1', 1” och 1”'förutom enheten 1. Ehuru de enskilda teleskopiska armdelar som tillsammans bildar en förlängningsbar arm icke visas på ritningarna är den första hydraulikenheten 1 i praktiken monterad på en inre armdel, var- vid huvudet 14 på enhetens kolvstång är förbunden med den näst innersta armdelen på vilken i sin tur hydraulikenheten 1' är monterad. Hydraulikenheten 1' har i sin tur kolvstàngens huvud 14' hydraulikenheter med undantag för den yttre enheten 1”'är av förbundet med nästföljande teleskoparmdel, osv. Samtliga det utförande som visas i fig 1. Den yttre hydraulikenheten 1"' är av enkelt utförande och inbegriper förutom en cylinder blott ll' binder hydrauliskt enheten 1 med enheten 1'. Ledningarna 10", ll" framgår av fig 2 är med det fria ändarna av kolvstängerna till en enkel kolv och en enkel kolvstång. Ledningarna 10', för- förbinder enheten 1' med enheten 1", osv. Såsom vidare samtliga hydraulikenheter utom enheten 1 förbundna medbringare betecknade 15.

Nu hänvisas åter till fig 1. Enligt uppfinningen är in- uti den ihåliga kolvstàngen 4 anordnat ett transmissionselement 16 som i området av sin inre ände samverkar med ett i sin hel- het med sin 17 betecknat låsdon och som vid sin motsatta ände kan åtminstone indirekt påverkas av en medbringare 15 hos en närbelägen hydraulikenhet. I det föredragna utförandet enligt fig 1 har transmissionselementet 16 formen av ett rör vars inre bildar en kanal eller mellanledning 18. Làsdonet 17 innefattar en eller flera radiellt rörliga tappar anordnade att i ett ak- tivt, läsande tillstånd gripa in i ett säte 19, vilket i exemp- let illustreras i form av ett runtomgàende spår på insidan av 10 20 25 30 35 40 5 504 463 en ringformig fläns 20 som skjuter ut från insidan av gavelde- len 8. Röret 16 uppvisar vid sin inre ände en kilkropp 21 som uppvisar en snedställd eller konisk yta anordnad att samverka med en pà motsvarande sätt snedställd yta på lástappen eller lástapparna, närmare bestämt pà så sätt att varje lástapp för- skjuts radiellt utåt då kilkroppen 21 fjärmas från kolven 3.

Kilkroppen 21 är härbärgerad i en kammare 22 inuti kolvdelen.

Kammaren 22 är avtätad mot hälrummet 13 i kolvstángen 4 via en tätning 23. Kammaren 22 kommunicerar med kolvstángskammaren 7 via ett ständigt öppet tvärhål 24. Vidare kommunicerar kammaren 22 med kanalen 18 inuti röret 16 via ett andra tvärhål 25 i rörets vägg.

I kolven 3 ingår en tätning 26 som pä konventionellt sätt àtskiljer kamrarna 5 och 7 från varandra. I kolven 3 ingår vidare en backventil som schematiskt exemplifieras i form av en kula 27 vilken är belastad av en fjäderkraft illustrerad i form av en skruvtryckfjäder 27'. I fig 1 visas kulan 27 i ett stäng- ande läge i vilket den förhindrar kommunikation mellan kolv- sideskammaren 5 och en genom kolven sig sträckande kanal 28 som mynnar i kolvstángens hàlrum 13. Med hjälp av en schematiskt visad medbringartapp 29 kan backventilen öppnas mot verkan av fjädern 27' och medge kommunikation mellan kammaren 5 och kana- len 28. Detta inträffar då kolven anländer till sitt yttre änd- läge och tappens 29 fria ände kommer i kontakt med ringflänsen 20.

Det skall noteras att ledningen 10' är ansluten till och kommunicerar med hälrummet 13 i kolvstángen 4.

Vid sin yttre ände uppvisar röret 16 dels ett tvärgáende hål 30 i rörväggen, dels en första hjälpkolv 31. Tvärhàlet 30 är lokaliserat i en kammare 32 som á ena sidan är avtätat mot hälrummet 13 via en tätning 33 och ä andra sidan medelst en andra tätning 34 avtätat mot ett utrymme 35 i vilket den första hjälpkolven 31 är rörlig fram och åter. Hjälpkolven 31 delar utrymmet 35 i tvà delkamrar 36,37. Hjälpkolven 31 är påverkad av en fjäderkraft som schematiskt illustreras i form av en skruvtryckfjäder 38 vilken städse strävar att föra hjälpkolven i riktning utåt mot kolvstángens fria ände. Delkammaren 37 av- gränsas även av en andra hjälpkolv 39 vilken är rörlig fram och äter i ett lopp 40 i kolvstángshuvudet 14. Delkammaren 37 är fylld med hydraulmedium, företrädesvis i form av fett som kan W U 20 35 40 504 463 6 påfyllas via en nippel 41. Sà länge hjälpkolven 39 hålls inpressad i det fig 1 visade läge upprätthålls i fettmassan ett tryck som säkerställer att hjälpkolven 31 jämte röret 16 kvar- I detta Så snart emellertid den hålls i ett inre ändläge mot verkan av fjädern 38. tillstånd är låsdonet 17 inaktivt. andra hjälpkolven 39 tillåts förflytta sig ett tillräckligt stycke ut ur tillhörande lopp minskas trycket i delkammaren 37 så att fjädern 38 förmår föra hjälpkolven 31 och röret 16 till ett yttre ändläge (se fig 4). I detta tillstànd aktiveras låsdonet genom att kilkroppen 21 förflyttas åt höger i fig 1 och tvingar làstappen eller lástapparna att röra sig radiellt utåt.

I fig 1 betecknar 42 ett hål i vilket kan appliceras lämpliga medel, t ex bultar, för mekanisk koppling av kolv- stángens fria ände till en närbelägen teleskoparmdel eller den- nas hydraulikenhet.

Ehuru godtyckliga hydraulmedier är tänkbara att använda i det hydraulsystem som bildas av de olika enheterna används i praktiken oftast olja. I nedanstående funktionsbeskrivning hän- visas därför endast till olja.

HE.. El.

I fig 2 visas kolvstängerna till samtliga fyra hydrau- likenheter 1, l', innebärande att den förlängningsbara armen är förkortad till ll, 1” och l”'inskjutna till sina inre ändlägen, minimal längd. De båda huvudledningarna 10, som är anslutna till den innersta hydraulikenheten 1, är på icke visat sätt förbundna med en pump och en tank via åtminstone en riktnings- ventil och företrädesvis även via en lasthàllningsventil. Olja kan sålunda flöda i båda riktningarna genom var och en av led- ningarna 10, ll i beroende av hur tillhörande riktningsventil regleras.

Då armen skall förlängas genom stegvis utskjutning av ifrågakommande teleskoparmdelar förbinder riktningsventilen ledningen 10 med pump, medan ledningen 11 hålls öppen mot tank.

Olja matas in i kolvsideskammaren 5 och försätter kolven 3 i rörelse mot det yttre ändläget. Härvid evakueras förekommande olja i kolvstångskammaren 7 till tank via ledningen ll. Kolvens förflyttning hela vägen från det inre ändläget till det yttre ändläget säkerställs med hjälp av backventilen 27 som under 20 25 30 35 40 7 504 463 förflyttningen förhindrar kommunikation mellan kolvsideskamma- ren och kanalen 28. Det skall även noteras att oljan i kolv- stångskammaren 7 tvàngsvis pressas ut i ledningen 11 trots att kommunikationen med ledningen 11' är öppen via tvärhàlet 24, kammaren 22, tvärhàlet 25, tvärhålet 30 och kam- maren 32, på grund av det faktum att kolvstàngskamrarna i samt- rörkanalen 18, liga övriga hydraulikenheter 1', 1" och l”'är fyllda med olja. Dà kolven 3 anländer till sitt yttre ändläge enligt fig 3 lokaliseras làsdonet 17 mittemot sätet 19. Samtidigt öppnar medbringartappen 29 backventilen 27; något som tillåter kommu- nikation mellan kolvsideskammaren 5 och kanalen 28. Oljan kan därför matas från kammaren 5 till det ringformiga hálrummet 13 inuti kolvstàngen och vidare genom ledningen 10' till kolv- sideskammaren i den närbelägna hydraulikenheten 1'. Härvid ini- tieras en förflyttning av den sistnämnda enhetens kolv 3' i riktning mot dennas yttre ändläge, innebärande att kolvstàngen 4' skjuts ut ur tillhörande cylinder 2'. Detta får till följd att medbringaren 15 fjärmas från den första kolvstängens 4 fria ände eller huvud 14 och frigör hjälpkolven 39 så att denna kan röra sig utåt ur tillhörande lopp. Härvid reduceras trycket i delkammaren 37 så att fjädern 38 tvingar hjälpkolven 31 och röret 16 att röra sig mot ett yttre ändläge. När så sker akti- verar kilkroppen 21 làsdonet 17 så att den eller de i detta in- gående làstapparna går i ingrepp med sätet 19. Med andra ord låser donet 17 kolven 3 mekaniskt i dennas yttre ändläge.

Ovan beskrivna operationer upprepas så snart en kolv- stàng i en utanförvarande hydraulikenhet når sitt yttre änd- läge. Även när kolvstàngen i den yttersta, enkelt utformade en- heten 1”'nàr sitt yttre ändläge fjärmas medbringaren 15 från den fria änden av kolvstàngen i den närbelägna hydraulikenhe- ten, innebärande att sistnämnda kolvstàng låses i sitt yttre ändläge.

Då teleskoparmdelarna åter skall skjutas in i varandra i syfte att förkorta armen arbetar systemet pá omvänt sätt.

Medelst riktningsventilen ansluts ledningen 11 till pump, medan ledningen 10 ansluts till tank. Då olja matas till kolvstängs- kammaren 7 i den innersta hydraulikenheten 1 är emellertid icke blott kolven 3 i denna enhet, utan även motsvarande kolvar 3' och 3" i enheterna 1' och 1" lästa i sina yttre ändlägen.

Endast kolven 3”'i den yttersta enheten l”'är fritt rörlig. 10 15 25 35 504 463 8 Dock kan oljan från ledningen 11 via förutnämnda flödesväg (tvärhålet 24, tvärhàlet 25, hålet 30 och kammaren 32) matas till ledningen 11' kammaren 22, rörkanalen 18, tvär- och vidare genom hydraulikenheterna 1', ll”' till enhetens 1”'kolvstàngskammare. På så sätt förflyttas kol- ven 3'” från sitt yttre ändläge till sitt inre ändläge. Emedan 1" samt ledningarna 11" och backventilerna i samtliga mekaniskt låsta kolvar står öppna kan oljan i enhetens l”'kolvsideskammare evakueras via ledningarna lol/I' lo" lol inre ändläge pressar tillhörande medbringare 15 in hjälpkolven och 10 till tank. Sá snart kolven 3”'nàr sitt 39 i tillhörande lopp i den närbelägna hydraulikenhetens kolv- stångshuvud. Detta får till följd att det så som transmissions- element tjänande röret för kilkroppen 21 åt vänster i figuren, varigenom lásdonet 17 inaktiveras. Kolven 3" blir sålunda fri att röra sig i riktning mot sitt inre ändläge. Dessa operatio- ner upprepas tills dess att samtliga kolvstänger i de fyra hyd- raulikenheterna skjutits in till sina inre ändläge, varvid ar- men förkortats till minimal längd.

Uppfinningens fördelar är flerfaldiga. Genom att varje reglerad hydraulikenhet mekaniskt låser tillhörande kolvstàng i fullt utskjutet tillstånd så snart utskjutningen av kolvstàngen i närmast utanförvarande hydraulikenhet påbörjas ernàs en dis- tinkt och tillförlitlig sekvensreglering av de olika teleskop- armdelarna oavsett om armen förkortas eller förlängs. Genom att kolvstångshuvudet till den enskilda hydraulikenheten slaviskt följer cylindern till den närbelägna hydraulikenhetens cylinder kan stela eller fasta hydraulledningar anordnas mellan samver- kande enheter, t ex i form av rör. Här skall särskilt observe- ras att båda ledningarna mellan närbelägna enheter ansluts à ena sidan till enbart ett kolvstångshuvud och å andra sida en- bart en cylinder. Uppfinningen medger vidare att ett obegränsat antal cylindrar förbinds med varandra i och för reglering av ett godtyckligt antal teleskoparmdelar.

Beträffande det praktiska utförande som visas i fig 5-9 skall i korthet nämnas att backventilen 27 i detta fall öppnas medelst en hjälpkolv 43 anordnad i en kammare fylld med hyd- raulikmedium i form av fett. Då huvudkolven 3 anländer till sitt yttre ändläge ökar trycket i fettet så att kolven 43 för- sätts i rörelse och fjärmar ventilkulan från tillhörande säte. 10 15 20 25 9 504 463 Såsom särskilt framgår av fig 7 inbegriper làsdonet 17 tre periferiskt ekvidistant åtskilda, radiellt rörliga låstap- par. Det skall även noteras att den hjälpkolv 39 som är påverk- bar av en medbringare 15 hos en närbelägen hydraulikenhet och som har till uppgift att försätta det såsom transmissionsele- ment tjänande röret 16 i rörelse, i detta fall är placerad på visst avstånd från den delkammare 37 i vilken hjälpkolven 31 är rörlig. I detta sammanhang skall påpekas att hjälpkolvens 39 placering ej är kritisk. Tvärtom kan densamma placeras långt fjärmad från själva kolvstángshuvudet och vara förbunden med delkammaren 37 via lämplig ledning. Det skall även noteras att hjälpkolven 31 ej är förbunden med någon fjäder (jfr fjädern 38 i fig 1), utan istället påverkad av det invändiga oljetrycket i kolvstången som alltid strävar att föra hjälpkolven mot det yttre ändläget.

Iänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till de beskrivna och på ritningarna visade utförandena. Sålunda är det tänkbart att inuti den ihåliga kolvstången anordna ett separat transmis- sionselement för låsdonets reglering, ehuru det såsom mellan- ledning tjänande röret fördelaktigast utnyttjas såsom trans- missionselement. Öppning och stängning av backventilen i cylin- derns huvudkolv kan ske på annat sätt än med hjälp av den sche- matiskt visade fjädern 27' resp hjälpkolven 43. Likaledes kan det konkreta utförandet av själva làsdonet 17 varieras inom vida gränser.

Claims (5)

W H 20 25 30 35 40 504 463 i '°

1. Förlängningsbar arm, särskilt för kranar, innefattande ett flertal teleskopiska armdelar som är rörliga in i och ut ur (l), och en ihålig varandra med hjälp av dubbelverkande hydraulikenheter vilka var för sig inbegriper en cylinder (2) med en kolv (3) nämligen en kolvsideskammare gaveldel (6) mellan kolven och en andra gaveldel (8) kolvstång (4) som delar cylinderns inre i tvá (5, 7) och en första (7) (9) genom vilket kolvstàngen (4) kamrar (5) mellan kolven till cylindern och en kolvstángskam- med ett hål är rörlig fram och åter, var- närbelägna hydraulikenheter (1, l'; 1', (l0', ll'; lO",ll") av (10',10") har till uppgift att från en inre (l,l') kolvsideskammaren (5) marê vid mellan samverkande, ln) vilka en första är anordnade två huvudledningar hydraulikenhet tillföra olja eller hydraulmedium till i närmast utanförvarande enhet i syfte att skjuta ut kolvstàngen (4) ur den sistnämnda enhetens cylin- (ll',ll") tillföra olja till kolvstàngs- (2), medan den andra ledningen har till uppgift (l,l') i samma cylinder i syfte att skjuta in kolvstàngen der att frán den inre enheten (7) k ä n n e t e c k n a d därav, kammaren i denna, att inuti den ihåliga kolvstàngen (4) är placerat ett förskjutbart transmissionsele- ment (16) ett låsdon vilket i området av en ände är anordnat att påverka (17) låsa kolven (3) (2) axiellt orörligt tillstànd då kolvstàngen (4) som har till uppgift i ett aktivt tillstånd och kolvstàngen (4) i ett relativt cylindern är maximalt utskjuten ur cylindern och som i ett inaktivt tillstànd medger axiell förflyttning av kolvstàngen relativt cylindern, och vil- (16) åtminstone indirekt påverkbart av en medbringare i området av sin motsatta ände är (15) viskt följer rörelserna hos den närmast utanförliggande hydrau- ket transmissionselement som sla- likenhetens (1',1") kolvstång (4), närmare bestämt på så sätt (15) (16) håller i det inaktiva tillståndet så länge sistnämnda att medbringaren via transmissionselementet lásdonet (17) kolvstång befinner sig i sitt fullt inskjutna ändläge, men tillåter làsdonet (17) nar detta inskjutna ändläge. att aktiveras så snart kolvstàngen läm-

2. Arm enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att låsdonet innefattar åtminstone en radiellt relativt kolven (3) W U 20 25 30 35 11 504 463 rörlig tapp (17) anordnad att i läsande läge gripa in i ett (19) (8), genom axiell förskjutning av transmissionselementet (16) i säte i cylinderns (2) andra gaveldel närmare bestämt riktning från kolven (3), varvid en kilkropp (21) försätter tappen i radiell rörelse.

3. Arm enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att transmissionselementet utgörs av ett rör (16) vilket tjänar såsom en första mellanledning för matning av olja mellan de två samverkande hydraulikenheternas kolvstàngskamrar (7), varvid (16) tjänar såsom en andra ett ringformigt hålrum (13) mellan rörets utsida och ett rörformigt parti (12) mellanledning för matning av olja mellan enheternas kolv- av kolvstången (4) sideskamrar (5).

4. Arm enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att transmissionselementet (16) vid sin från hydraulik- enhetens huvudkolv (3) hjälpkolv (31) som avgränsar en ände av en med hydraulmedium, t ex fett, (37) (14) på kolvstàngens fria ände, och vilkens motsatta ände av- fjärmade ände är förbunden med en första fylld kammare vilken är utformad inuti ett huvud gränsas av eller är förbunden med en andra hjälpkolv (39) vil- ken är rörlig in i och ut ur ett lopp (40) genom direkt eller indirekt påverkan av sagda medbringare, och att den första hjälpkolven (31) är påverkad av en fjäderkraft vilken städse (16) och mot vilkens ver- strävar att fjärma transmissions-elementet frán huvudkol- ven (3) (17) kan den första hjälpkolven (31) är rörlig i motsatt riktning då den andra hjälpkolven (39) pressas in i tillhörande lopp i och (17). i syfte att aktivera låsdonet för inaktivering av låsdonet

5. Arm enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att i huvudkolven (3) är anordnad en backventil (27) vilken förhindrar kommunikation mellan kolvsideskammaren (5) och den andra mellanledningen (13) så länge kolvstángen (4) är fjärmad från sitt yttre, fullt utskjutna ändläge, men vilken mekaniskt och automatiskt öppnas så snart kolven når sagda änd- läge.