SE511872C2 - Draglastöverförande transmission med lastsensor för mätning av transmissionens draglast - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 511 872 töjningsgivare däri, eftersom man då undanröjer grunderna för lyftkrokens typgodkännande/normgodkännande. Dessutom skulle man ju behöva tillverka en lastkroksserie för varje aktuellt be- lastningsområde.

Uppfinningen har till ändamål att anvisa en lastsensor som en- kelt kan monteras i resp demonteras från en standardlasttrans- mission som en lyftkrok, för noggrann mätning av transmissio- nens belastning under drift, utan förändring av transmissionens struktur eller säkerhet.

Ett ytterligare ändamål är att anvisa en serie av lastsensorer som med en och samma storlek enkelt har olika känslighetsomrà- den, och valbart kan byggas in en transmission som skall använ- das med belastningar i motsvarande omrâde. Den uppfinningsenli- ga draglastöverförande transmissionen kan även ingå i andra konstruktioner, exempelvis en gaffellyftvajer i en gaffeltruck. Ändamålet uppnås med den draglastöverförande transmissionen en- ligt det bilagda självständiga patentkravet.

Utföringsformer av uppfinningen anges i det bilagda osjälvstän- diga patentkraven.

I en praktisk utföringsform av den uppfinningsenliga lastsen- sorn, är denna baserad på en ringformig stålbricka som lämpli- gen är rotationssymmetrisk och har en tjocklek som är mycket mindre än ytterdiametern.

Denna bricka skall anordnas så att den utbreder sig i normal- planet till kraftöverföringsriktningen, varvid de motsatta krafterna överföres till brickans innerkant resp ytterkant, så att brickan vränges. Denna vrängningsrörelse, som kan anses ut- göra en böjning i ett axialplan till brickan, mätes med en el- ler flera töjningsgivare. Töjningsgivaren kan exempelvis bestå av en motståndstràd som klistras fast på brickan för att få ett 10 15 20 25 30 35 3' 511872 varierande motstånd som är i huvudsak proportionellt mot brick- ans elastiska deformation, och som företrädesvis är proportio- nellt mot den ansatta lasten.

Konventionella lyftkrokar av sviveltyp innefattar ett ok som har ett hål vilket emottar lastkrokens tapp. Tappens ände är gängad och bär en kronmutter som via en eller flera brickor överför lasten till oket runt hålet. Smörjmedel är lämpligen infört mellan brickorna och oket, främst för att förhindra att en roterande last frambringar en tvinning av den wire som bär oket.

En ringformig lastsensorbricka kan enkelt monteras i en sådan lyftkrok, helt enkelt genom att placeras runt tappen mellan oket och kronmuttern. Vidare kan då sensorns töjningsgivare va- ra kopplad till en mätutrustning. Den kan i sin tur vara kopp- lad exempelvis till en radiostation som bärs av lyftkroken och som kan sända information om lasten till en radioenhet hos en operatör på avstånd därifrån. Alternativt kan den avkända las- ten visas pà en display på lastkroken, eller överföras via tråd till en mottagare.

I en annan föredragen användning kan den uppfinningsenliga lastsensorn användas för att mäta draglasten i en wire som i gaffeltruckar lyfter truckens lyftgaffel.

Genom att den ringformiga sensorn inkopplas koaxiellt i last- riktningen, krävs ett minimum av ansträngning med avseende på utformningen av den transmission vari lastsensorn skall byggas in. Ett krav är dock att de detaljer mellan vilka den uppfin- ningsenliga lastsensorn inbygges, skall vara utformade så att de är formbundna i belastningsriktningen. Om alltså lastsensorn strukturellt skulle haverera, eller om lastsensorn skulle be- lastas långt över sin lastgräns, skall sålunda konstruktionen ändå inte kunna haverera bara för att lastsensorn faller ifrån. 10 15 20 25 30 35 511 872 4 Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempelform med hänvisning till den bifogade ritningen.

Fig l visar schematiskt ett axialsnitt genom en lastkrok med en lastsensor enligt uppfinningen.

Fig 2 visar ett föredraget vrängningsmönster för en last- sensor enligt fig 1.

Fig 3 visar en annan utföringsform av en lastsensorbricka.

Fig 4 visar en sidovy över en annan lastsensorkonstruktion.

Pig 5 visar en vy tagen utmed linje V-V i fig 4.

Fig 6 visar en annan lastsensor i tvärsektion.

Fig 7 visar en sektion tagen utmed linje VII-VII i fig 6.

Fig 8 visar en annan utföringsform av en lastsensor enligt uppfinningen.

Fig 9 visar en variant på arrangemanget enligt fig 4 och 5.

Med hänvisning till fig 1 kan man se en schematiskt visad lyft- krok av sviveltyp. Lyftkroken innefattar en lastkrok 1 med en tapp 2 vars ändparti 3 är gängat. Tappen 2 sträcker sig genom en öppning 4 i ett ok 5 vars pá fig 1 övre, icke visade del är kopplad till en lyftwire, lyftkätting eller dylikt. På okets 5 insida finns vanligtvis även en glidbricka 6 som vilar mot oket 5. Tappens gänga 3 bär en kronmutter 7 som stöder mot en stöd- bricka 8.

Enligt uppfinningen är en lastsensor 10 monterad på tappen 2 för att avkänna den last som kroken 1 överför till oket 5.

Lastsensorn 10 är bildad av en ringformig plan stålbricka ll som har ringa tjocklek i lyftkrokens axialriktning 42 och som utbreder sig i normalplanet till denna riktning varvid brickan ll har en radiell utbredning mellan sina omkretskanter som är flera gånger större än sin tjocklek.

Brickans ll inre periferidel stöder via en stödring 12 mot glidbrickan 6. Lastsensorbrickans ll yttre randdel stöder via 10 15 20 25 30 35 5* 511 872 en stödring 13 mot stödbrickan 8. Brickan 6 stöder i sin tur på en hylsa 9 som omger tappen 2 och är belägen i oköppningen 4.

Hylsan 9 stöder mot en upplagsansats 21 på tappen 2. Hylsans 9 höjd är större än öppningens 4 längd. Oket 5 är axiellt form- bundet mellan ansatsen 21 och brickan 6.

Genom att dra àt muttern 7 förspännes brickan 11 så att en sä- ker referenssignal kan erhållas från givaren 14 redan vid låga laster L. Arrangemanget är sådant att förspänningen av brickan inte medför någon ändring av den kraft som överföres mellan kroken l och oket 5.

När lyftkroken dragbelastas kommer lastsensorbrickan 11 att vrängas, varvid dess elastiska deformation kan avkännas med en töjningsgivare. På fig 1 visas en töjningsgivare 14 pà brickans 11 cylindriska ytteromkretsyta, på ett avstånd från brickans böjningsneutralplan. Denna töjningsgivare kan därigenom avkänna belastningen av lyftkroken. Töjningsgivaren 14 är ansluten med en ledning 15 till en beräkningsutrustning 16 vilken är kopplad exempelvis till en display på lyftkroken eller exempelvis till en radiosändare 17. Operatören som sköter lyftutrustningen med den visade lyftkroken kan då få information om lastens L stor- lek från sändaren 17 till en mottagare 18 som har exempelvis en display 19 som visar lastens aktuella storlek. Mottagaren 18 kan vara integrerad i en kommunikationsutrustning som operatö- ren manipulerar för att fjärrstyra exempelvis via radio, lyft- utrustningen vari lyftkroken ingår. Vidare kan mätanordningen 16 även vara försedd med en radiomottagare som gör det möjligt för operatören att aktivera eller deaktivera mätutrustningen 16.

Av fig 1 kan man se att rundkonstruktionen dvs lyftkroken har en formbindning mellan sina huvudkomponenter i belastningsrikt- ningen, så att säkerheten upprätthålles även om den tillförda lastsensorn 10 strukturellt skulle haverera. 10 15 20 25 30 35 511 872 Vidare kan man av fig l se att lastsensorns bricka 11 kan ges en ringa tjocklek och en stor radiell utbredning, så att även relativt små laster L framkallar en stor elastisk böj- ning/vrängning av brickan 11. Härigenom har man möjlighet att få ut stora signaler från en töjningsgivare 14 som är ansluten till brickan 11. Dessutom medger lastsensorns 10 uppbyggnad att man för en och samma yttre storlek för lastsensorn, kan anpassa denna till mycket olika belastningsomràden. Exempelvis kan man tillverka lastsensorer med brickor med betydande större tjock- lek, då det är önskvärt att mäta större laster L. Vidare fram- går av fig 1 att montera/demontera/byta ut lastsensorn 10.

Givetvis kan töjningsgivaren 14 placeras pà andra ställen än det visade. Exempelvis skulle töjningsgivaren 14 kunna placeras på den inre hàlkanten av brickan ll, eller radiellt riktad på någon av brickans ll huvudytor.

Utformningen med inre och yttre stödringar 12, 13 för brickan ll, tjänar syftet att inställa det radiella avståndet mellan krafterna som ansätts mot brickan 11 från kroken l resp oket 5.

Vidare kan man på fig 1 se att stödringarna 12, 13 emottas i försänkningar i resp huvudyta av brickan 11. Anledningen här- till är att man vill minimera avvikelsen i det radiella avstån- det mellan lastansättningspunkterna, då brickan 11 erfar sin böjnings-/vrängningsrörelse i det aktuella lastomràdet.

Man kan därvid anta att stödringarna 12, 13 ligger fast och att det finns ett visst radialspel mellan dem och brickan 11.

För att minimera ändringen i radialavståndet mellan lastansätt- ningspunkterna kan man anordna lastansättningspunkterna på ett bestämt inbördes axiellt avstånd, som av fackmannen kan väljas för att denna minimering skall erhållas. I en enkel förkla- ringsmodell (figur 2) kan man anta att ett med brickan paral- lellt plan P sammanfaller med den radiellt inre lastansätt- 10 15 20 25 30 35 511 872 ningspunkten, då brickan är obelastad. En linje Kl sträcker sig mellan lastansättningspunkterna i brickans obelastade till- stånd, och bildar en vinkel d mot planet P. Då brickan utsät- tes för maximal last skall linjen inta en sträckning (K'1) som bildar samma vinkel a, men mot andra sidan av planet P. Om man antar att den radiellt inre lastansättningspunkten ligger fast, kan man se att den radiellt yttre lastansättningspunkten först rör sig radiellt utåt tills halva maxlasten uppnåtts, varefter lastansättningspunkten åter rör sig tillbaka radiellt inåt.

Härigenom minimeras den radiella avstàndsförändringen mellan lastansättningspunkterna till den illustrerade avvikelsen A.

Pà fig 3 visas en lastsensorbricka 11 där man kan se tvâ radi- ellt åtskilda urtagningar för en stödring 13. En bricka 11 en- ligt fig 3 kan därför användas för två olika belastningsområ- den, eftersom man på detta vis kan välja radialavstånd mellan lastansättningspunkterna.

Det är uppenbart för fackmannen att man kan placera en töj- ningsgivare på många olika ställen på en ringbricka som ges en böjningsdeformation i vilket som helst eller alla axialplan, såsom ovan redovisats.

Det finns dock möjlighet att uppnå väsentligen samma effekt med ett annat arrangemang för uppbärningen av brickan; på fig 5 kan man se att ringbrickan 11 är buren av två korsande hok vilka alltså stöder mot två 90° åtskilda diametrar. Därigenom kommer brickans 11 deformation att bli en böjning i omkretsriktningen, och för den sakens skull monterar man töjningsgivarna 14 i om- kretsriktningen.

På fig 4 och 5 visas sålunda linjaler 17, 18 för lastöverfö- ringen till brickan 11. Linjalerna 17, 18 korsar varandra i brickans 11 axel. 10 15 20 25 30 35 511 872 8 På figur 9 visas en bricka 11 som kan anses vara bildad utgåen- de från ett ringformigt rotationssymmetriskt plant plàtämne med ett centralt cylindriskt hål.

Brickan har fyra vinkelmässigt lika åtskilda deformationsområ- den 110 med reducerad materialtjocklek. Dessa områden har kon- stant bredd utmed sin radiella längdriktning och har konstant tjocklek över sin area. De mellan dem liggande områdena 111 bildar lastfördelningsplattor. Deformationsomràdena 110 erfar en böjning då de närliggande lastfördelningsplattorna 110 in- bördes axialförskjutes, exempelvis genom att belastas med lin- jaler 17,18 i den anordning som visas på figur 4 och 5. Denna böjning blir då ungefär likformig längs deformationsomràdena 110 och kan mätas med töjningsgivare 14 som fästes på deforma- tionsområdenas huvudytor för att mäta deformationen allmänt i brickans omkretsriktning eller snarast tangentialriktningen.

För att underlätta lastmätningens precision kan lastbrickan 11 vara förspänd med en nominell minimilast som ger en avläsbar utsignal från töjningsgivaren.

Utföringsformen enligt fig 6 och 7 visar en alternativ utfö- ringsform där lastbrickan 11 är ersatt av en enkel balk 11' som på ena huvudytan i sitt längdmittområde emottar last, och på andra huvudytan vid sina ändar emottar den motriktade lasten, så att balkens 11' böjning utgör ett mått på den överförda las- ten. Vidare visas ändklammer 22 vilka sammanhàller spännbalkar- na 17, 18 vilka överför lasterna till lastsensorbalken 11'.

Dessa klammer 22 utgör en förspänningsmekanism av den ovan dis- kuterade arten.

Slutligen visas på fig 8 att lastsensorns elastiskt deformerba- ra element kan inta mellanformer mellan enkel böjbalk och enkel rotationssymmetrisk cylindrisk bricka. Utföringsformen enligt fig 8 har ett nav med en central öppning, och därifrån radiellt utgående vinkelmässigt lika åtskilda armar, varvid töjningsgi- 10 511 872 vare kan placeras radiellt orienterade på armarna, på navöpp- ningens innerkant, eller på armarnas ytterkant. Brickans böj- ningsdeformation/vrängningsdeformation kan mätas representativt med töjningsgivare eller motsvarande i många olika positioner.

Töjningsgivarna 14 kan bestå av trádtöjningsgivare men kan na- turligtvis ersättas med andra funktionella ekvivalenter.

Enligt ett viktigt särdrag hos uppfinningen är den ringformade lastsensorn koaxiellt inbyggd i kraftflödesriktningen.

Claims (9)

lO 15 20 25 30 35 511 872 m P a t e n t k r a v

1. Draglastöverförande transmission med lastsensor för mätning av transmissionens draglast, varvid transmissionen in- nefattar två med avseende pà draglast inbördes formbundna ele- ment (l, 5) varav det ena har en genomloppskanal och det andra har ett skaft som sträcker sig genom kanalen och har en skalle (7), varvid elementen är lagrade för inbördes vridning kring lastens riktning, varvid skallen (7) och det första elementet (5) har samverkande delar mellan vilka tryckkraft överföres då transmissionen är dragbelastad i skaftets riktning, känneteck- nad av att lastsensorn har en central öppning,och att skaftet (2) sträcker sig genom lastsensorns (10) öppning, varvid last- sensorn innefattar en spänstigt elastisk kropp (ll, ll') som är anordnad att elastiskt deformeras av lasten (L), varvid kroppen (ll, ll') är försedd med åtminstone en töjningsgivare (14) vil- ken avger en signal som är representativ för lastens (L) stor- lek, varvid kroppen (ll, ll') allmänt har formen av en skivan med ett huvudplan som i huvudsak utbreder sig i ett normalplan till den avsedda belastningsriktningen för kroppen, varjämte skivans tjocklek i dess avsedda belastningsriktning är väsent- ligt mindre än skivans utbredning i dess huvudplan, varvid i huvudplanet åtskilda partier av skivan är anordnade att erfara en väsentlig inbördes förskjutning i skivans avsedda belast- ningsriktning vid skivans belastning i denna riktning.

2. L Draglastöverförande transmission enligt krav l,känne- tecknad av att lasten HJ är anordnad att vid skivans ena huvud- yta ansättas mot ett centralt omrâde av skivan, och att vid ski- vans andra huvudyta ansättas lasten vid skivan periferiomràde.

3. Draglastöverförande transmission enligt krav l eller 2, kännetecknad av att töjningsgivaren (14) är anordnad att mä- ta kroppens (ll, ll') töjning i ett axialplan. 10 15 20 25 30 ll. 511 872

4. Draglastöverförande transmission enligt något av kra- ven l-3, kânnetecknad av att kroppen (ll, 1l') har formen av en bricka som är anordnad att vid belastning vrängas mot och bort' fràn konisk form.

5. Draglastöverförande transmission enligt krav l, kän- netecknad av att lasten är anordnad att ansättas mot skivans ena huvudyta väsentligen i ett axialplan till skivan, och att lasten är anordnad att ansättas mot skivans andra huvudyta i ett axialplan som skär det förstnämnda axialplanet med väsent- ligen rät vinkel och att sensorn innefattar en töjningsgivare (14) som är anordnad att lokalt mäta skivans böjning i skivans omkretsriktning eller tangentialriktning.

6. Draglastöverförande transmission enligt något av kra- ven 1-5, kännetecknad av att transmissionen är en svivellyft- krok.

7. Draglastöverförande transmission enligt något av kra- ven l-4, 6, kännetecknad av att sensorn innefattar två ringfor- made styva skivor genom vilka skaftet sträcker sig och mellan vilka kroppen (ll, l1') är belägen, att den ena styva skivan axiellt stöder på skaftet och att den andra skivan stöder mot skallen.

8. Draglastöverförande transmission enligt krav 7, kän- netecknad av att skallen har formen av en mutter som är buren av ett gängat parti av skaftet.

9. Draglastöverförande transmission enligt krav 7 eller 8, kännetecknad av att transmissionen innefattar en mutter och en därmed samverkande gänga för förspänning av kroppen (ll, ll').