ES3057063T3 - Hydraulic machine with a boom pivotable about a pivot axis - Google Patents

Hydraulic machine with a boom pivotable about a pivot axis

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ES3057063T3
ES3057063T3 ES22188901T ES22188901T ES3057063T3 ES 3057063 T3 ES3057063 T3 ES 3057063T3 ES 22188901 T ES22188901 T ES 22188901T ES 22188901 T ES22188901 T ES 22188901T ES 3057063 T3 ES3057063 T3 ES 3057063T3
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Andreas Wizgall
Manuel Berger
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Kramer Werke GmbH
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Abstract

Se propone una máquina hidráulica (1), en particular un vehículo de motor (1), con una pluma (1.1) pivotante sobre un eje de pivote (1.8) con respecto a un bastidor (1.6), en donde la pluma (1.1) comprende un dispositivo de manipulación de carga (1.3) para recibir/fijar una carga (1.4) tal como una herramienta (1.4) o similar, y en donde se proporciona un cilindro de elevación (2.1) que tiene un pistón (22) y un vástago de pistón (23) para pivotar la pluma (1.1) con respecto al bastidor (1.6), lo que implementa un modo de funcionamiento mejorado o más eficiente en comparación con la técnica anterior, en particular una presurización mejorada o una utilización de energía del sistema hidráulico. Según la invención, esto se consigue proporcionando al menos un sensor de descenso (6) que genera una señal de descenso (8) para detectar un parámetro de descenso real de la operación de descenso, y proporcionando al menos una señal de control de descenso (16, 17, 18) que genera una unidad de comparación real/objetivo (9) para comparar el parámetro de descenso real con un parámetro objetivo y/o límite, en donde, en el caso de que el parámetro de descenso real se corresponda con el parámetro objetivo y/o límite, la señal de control de descenso se proporciona para accionar la unidad de control (7) y/o el dispositivo de generación de presión (P) y/o para conmutar el elemento de control del cilindro de elevación controlable (12), de modo que se proporciona al menos una presurización del aceite/fluido hidráulico de la cámara del vástago del pistón (21). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Máquina hidráulica con un brazo que puede pivotar alrededor de un eje de pivotado
[0003] La invención se refiere a una máquina hidráulica, en particular a un vehículo motorizado como una excavadora, una pala cargadora, un tractor, una cargadora telescópica o similar, con un brazo pivotante con respecto a un bastidor alrededor de un eje de pivotado, según el preámbulo de la reivindicación 1.
[0004] Estado de la técnica
[0005] Por ejemplo, vehículos como excavadoras, palas cargadoras, cargadoras telescópicas, pisanieves, tractores, cosechadoras, picadoras, grúas forestales/de arrastre, las denominadas “harvester”, cargadoras frontales, etc., ya se utilizan desde hace años, por ejemplo, en la construcción y la ingeniería civil, en la gestión de residuos y el reciclaje, en jardinería y paisajismo, así como en la silvicultura y la agricultura, en donde pueden acoplarse diferentes cargas o herramientas a un brazo o un brazo pivotante. Además de los accesorios y herramientas estándar, como palas y horquillas, también se pueden utilizar otras herramientas, como, por ejemplo, ganchos de carga, cubos para hormigón, barredoras, plataformas de trabajo, cabrestantes, apiladores de maleza y pinzas. Para realizar un cambio rápido de herramientas, existen las denominadas placas de cambio rápido.
[0006] Las instalaciones de carga de las cargadoras telescópicas cuentan, por ejemplo, con un brazo elevador con al menos un nivel de extensión, que suele estar montado de forma giratoria en la parte posterior del vehículo. La elevación y el descenso de la pluma o del brazo elevador se realizan mediante un cilindro hidráulico, que el conductor controla y acciona mediante una válvula distribuidora. Para el descenso controlado de la carga se utiliza, además de la válvula distribuidora o de control, una válvula de frenado de descenso.
[0007] Con ayuda de una correspondiente unidad de control hidráulica o de la válvula distribuidora controlable, normalmente se puede cambiar entre el funcionamiento de descenso para hacer descender el brazo y el funcionamiento de elevación para elevar el brazo, así como una denominada “posición neutra” o un funcionamiento de retención para mantener el brazo en su posición.
[0008] Normalmente, para iniciar el movimiento de descenso, la válvula de control y la válvula de frenado de descenso se accionan con la misma presión piloto. De este modo, una bomba hidráulica envía un flujo de aceite a través de la válvula de control hacia el lado del vástago del cilindro de elevación. Al mismo tiempo, la válvula de frenado de descenso se abre y conduce el aceite desplazado por el lado del émbolo al depósito a través de la válvula de control. De esta manera, se pone en movimiento el cilindro de elevación y la carga desciende. Debido al control conjunto, las características de la válvula de control y la válvula de frenado de descenso deben estar sincronizadas con precisión. Hasta ahora, la válvula de frenado de descenso se accionaba mediante una señal piloto hidráulica. La presión piloto necesaria para el control se proporciona mediante una válvula reductora de presión, que proporciona una presión proporcional a la corriente de control. Debido a su diseño geométrico, la válvula de frenado descendente está compensada por la carga, es decir, independientemente de la carga útil, se establece aproximadamente el mismo flujo volumétrico a través de la válvula.
[0009] Para aumentar la eficacia en el descenso de la instalación de carga, se puede integrar adicionalmente una denominada “regeneración”, por ejemplo, como se describe en el documento EP 1915538 B1. Para ello, al hacerse descender la carga, se conectan entre sí adicionalmente el lado del émbolo y el lado del vástago del cilindro de elevación. Debido a las superficies efectivas desiguales, una parte de la cantidad de aceite se desvía del lado del émbolo al lado del vástago. La cantidad de aceite excedente fluye hacia el depósito a través de la válvula de control. De este modo, se puede reducir el caudal de aceite suministrado de la bomba y ahorrar energía en cierta medida. Además, por el documento US 2018/0112686 A1 se conoce un circuito hidráulico para los vehículos mencionados anteriormente, en donde el flujo volumétrico de retorno se conduce directamente al depósito, pasando por la válvula de control. La conexión directa permite reducir las pérdidas de presión en el retorno. A diferencia de la solución anterior, en este caso se utiliza una válvula de retención de carga en lugar de una válvula de frenado de descenso. En este caso, para controlar la válvula no se utiliza una presión piloto externa, sino la presión del flujo de aceite alimentado. Además, también se conocen máquinas hidráulicas no móviles con un brazo pivotante hidráulico o un mecanismo ajustable verticalmente, en donde está previsto un mecanismo pivotante para ajustar verticalmente una carga o una herramienta, por ejemplo, prensas, punzonadoras, dobladoras o similares.
[0010] Sin embargo, una desventaja de las máquinas hidráulicas conocidas hasta el momento es que la válvula de control debe proporcionar un caudal de aceite mínimamente mayor que el que libera la válvula de frenado de descenso bajo carga. Debido al pilotaje conjunto, no es posible realizar un ajuste exacto de la válvula de control y la válvula de frenado de descenso en cada punto de funcionamiento. Esto da lugar a presiones de acumulación delante de la válvula de frenado de descenso (lado del émbolo), que deben superarse con un gran consumo de energía mediante la potencia de accionamiento alimentada.
[0011] Además, cuando se utilizan varios consumidores en un funcionamiento en paralelo con una bomba común, pueden surgir las siguientes desventajas: A) Para el descenso de la instalación de carga, se debe suministrar aceite al lado del vástago del cilindro de elevación. Esto reduce el flujo volumétrico útil de la bomba para abastecer a otros consumidores.
[0012] B) En el funcionamiento en paralelo de varios consumidores con diferentes niveles de presión, se producen pérdidas de estrangulamiento adicionales debido al caudal de aceite y la presión de la bomba necesarios para el descenso. Además, por el documento US 2015/059568 A1 se conoce una máquina hidráulica con un sensor de descenso y por el documento US 2005/051024 A1 se conoce un circuito hidráulico con un sensor de descenso.
[0013] Objetivo y ventajas de la invención
[0014] Por el contrario, el objetivo de la invención es proponer una máquina hidráulica, en particular un vehículo motorizado, que, en comparación con el estado de la técnica, ofrezca un funcionamiento mejorado o más eficaz, en particular una mejor solicitación con presión o aprovechamiento de la energía del sistema hidráulico.
[0015] Este objetivo se consigue partiendo de una máquina hidráulica en particular un vehículo motorizado del tipo mencionado al principio, mediante las características de la reivindicación 1. Mediante las medidas mencionadas en las reivindicaciones dependientes, son posibles realizaciones ventajosas y perfeccionamientos de la invención. En consecuencia, una máquina hidráulica según la invención, en particular un vehículo motorizado, se caracteriza por que está previsto al menos un sensor de descenso que genera una señal de descenso para detectar un parámetro de descenso real del funcionamiento de descenso, por que está prevista al menos una unidad de comparación real-nominal que genera al menos una señal de control de descenso para comparar el parámetro de descenso real con un parámetro nominal y/o límite, en donde, en caso de que el parámetro de descenso real se corresponda con el parámetro nominal y/o límite, la señal de control de descenso está prevista/configurada para accionar la unidad de control y/o el dispositivo generador de presión y/o para conmutar el elemento de control de cilindro de elevación de tal modo que se prevea al menos una solicitación con presión del aceite/líquido hidráulico de la cámara de vástago de émbolo, y por que en el funcionamiento de descenso del brazo está prevista/configurada al menos una línea de conexión de regeneración entre la cámara de émbolo y la cámara de vástago de émbolo, de modo que el aceite/líquido hidráulico puede fluir/circular desde la cámara de émbolo hacia la cámara de vástago de émbolo, en donde la línea de conexión de regeneración comprende al menos un elemento de frenado de descenso. Con la ayuda de esta medida o medidas se consigue que el sistema hidráulico sea mucho más flexible durante la operación de descenso. De este modo, se puede lograr, entre otras cosas, un funcionamiento de descenso particularmente eficiente desde el punto de vista energético y/o automatizado y/o “más fluido” o más uniforme/continuo. Hasta ahora, el funcionamiento de descenso se realizaba correspondientemente a las posiciones de cambio ajustadas/accionadas por el conductor en los actuadores o válvulas de control o similares. En este sentido, el sistema hidráulico no podía intervenir automáticamente en el funcionamiento de descenso. Según la invención, ahora se puede detectar un parámetro de descenso real ventajoso durante el funcionamiento de descenso con el sensor de descenso ventajoso y utilizarlo para mejorar el funcionamiento de descenso. Esto permite mejoras hasta ahora irrealizables en el sistema hidráulico, en particular para un funcionamiento más continuo y con menor consumo energético del brazo en funcionamiento de descenso.
[0016] Por ejemplo, en caso de una situación de funcionamiento o un incidente inusual y/o impredecible y/o en caso de cambios en las condiciones marco, el sensor puede detectar este estado real o el correspondiente parámetro de descenso real y utilizarlo para un ajuste y/o cambio ventajoso de la operación de descenso o del funcionamiento de descenso. Esto abre posibilidades de funcionamiento completamente nuevas (más automatizadas) con una mejora significativa en cuanto a comodidad y/o consumo energético. Por ejemplo, la unidad generadora de presión puede funcionar menos o durante menos tiempo, lo que puede reducir el consumo de energía.
[0017] Además, una parte del aceite no se conduce al depósito, sino que se devuelve directamente al lado del vástago de émbolo. Es concebible, por ejemplo, un sensor de descenso según la invención, que esté diseñado como sensor de velocidad para detectar una velocidad de descenso, por ejemplo, para detectar la velocidad de ajuste o la retracción del cilindro de elevación, es decir, del émbolo, o la velocidad angular en el eje de pivotado del brazo.
[0018] El sensor de descenso también podría diseñarse, por ejemplo, como sensor de contacto para detectar un contacto del brazo y/o del alojamiento de carga o de la herramienta. Así, es concebible que se detecte, por ejemplo, una parada o espera en el suelo, un contacto durante la carga con un remolque de vehículo o similares. Se podría imaginar, entre otros, un sensor de distancia, un sensor óptico, un sensor capacitivo o inductivo, un sensor de radar o similar, en donde se pueda detectar la distancia y/o el contacto y/o una reducción/modificación de la operación de descenso.
[0019] En principio, en este tipo de operaciones, es decir, aquellas en las que el brazo y/o la herramienta o la carga entran en contacto con algo, lo cual puede ocurrir con frecuencia en obras de construcción o similares, en particular también en casos a menudo imprevisibles, como deslizamientos de grava, acumulaciones de arena, etc., caída de objetos durante trabajos de demolición, etc., y/o en casos en los que el peso o la fuerza del brazo (con carga adicional o sin ella) ya no es (totalmente) suficiente para el descenso, por ejemplo, debido a pérdidas hidráulicas internas y/o resistencias a la fricción, etc., del sistema hidráulico o de los componentes mecánicos en este sentido móviles o ajustables, que modifican considerablemente las condiciones de funcionamiento durante el descenso, de modo que se puede adaptar/modificar de forma ventajosa el funcionamiento del sistema hidráulico o del cilindro de elevación y/o del sistema de bombeo o de la unidad generadora de presión mediante la ventajosa comparación entre el valor nominal y el valor real o la señal de control de descenso o el parámetro de descenso según la invención. En este caso, se puede prescindir de forma ventajosa de la intervención activa del conductor en el sistema hidráulico y/o en el sistema de control, lo que provocaría los denominados “tiempos muertos” o tiempos de reacción desfavorables. Por lo tanto, según la invención, el funcionamiento de descenso puede realizarse de manera mucho más rápida y/o uniforme y/o con un mayor ahorro de energía, al tiempo que se previenen errores humanos.
[0020] Preferiblemente, el sensor de descenso está configurado como sensor de presión para detectar la presión del aceite/líquido hidráulico, en particular, la denominada “presión de carga”. De este modo, se puede detectar de forma ventajosa un cambio o exceso/deficiencia en la presión hidráulica del sistema hidráulico, del líquido hidráulico o del aceite hidráulico y utilizarlo según la invención, en particular la ventajosa comparación entre el valor nominal y el valor real. Esta medida permite una implementación particularmente económica, ya que ya existen en el mercado sensores de presión muy diversos para sistemas hidráulicos y, por lo tanto, son económicos. Además, también se pueden detectar diferencias o cambios de presión muy pequeños y utilizarlos de manera ventajosa según la invención.
[0021] Una ventaja particular de la invención en la detección ventajosa de la presión de carga es que, debido a una carga alojada y/o al peso propio de la instalación de carga o del brazo (completo), se configura una presión de carga en el lado de émbolo del cilindro de elevación, en donde, debido principalmente al peso propio del brazo o de la instalación de carga, la presión de carga está presente incluso sin herramientas/accesorios. En este caso, también se habla de la presión de retención de la instalación de carga vacía. Con carga alojada, esta presión es mayor o sigue aumentando mientras la instalación de carga no entre en contacto con el suelo u otro obstáculo. Si el brazo o la instalación de carga entran en contacto con un obstáculo, este los sostiene y, por lo tanto, los descarga. Si, según la invención, la presión de retención se utiliza/establece como valor límite/nominal/de referencia para un control o cambio ventajoso según la invención, por ejemplo, para una transición del descenso pasivo al activo, el cambio al descenso activo se produce siempre que el brazo o la instalación de carga se apoyen en un obstáculo desde abajo y, por lo tanto, se descarguen. La presión de carga o “presión real” cae así a un valor inferior a la presión de retención o “presión nominal”.
[0023] En el caso de brazos o sistemas de carga muy ligeros o válvulas y secciones transversales de líneas de dimensiones reducidas, etc., la velocidad de descenso resultante sin carga, dado el caso, puede ser demasiado baja. Esto se puede contrarrestar de manera ventajosa, por ejemplo, seleccionando un valor de referencia superior a la presión de retención de la instalación de carga vacía. En este caso, el descenso activo se realiza de forma ventajosa cuando el peso impulsor de la carga y la instalación de carga es demasiado bajo. Por el contrario, las cargas pesadas se seguirán bajando de forma pasiva o ahorrando energía.
[0025] En una variante ventajosa de la invención, el sensor de presión está dispuesto en la línea de conexión de regeneración, así como entre la cámara de émbolo y el elemento de frenado de descenso o en la cámara de émbolo o sobre ella. De este modo, se puede detectar de forma ventajosa la presión de la cámara de émbolo o de las líneas/secciones conectadas hidráulicamente a esta y, en particular, se puede utilizar de forma ventajosa según la invención en caso de cambios en la presión real. De este modo, por un lado, se pueden detectar con gran precisión incluso los cambios más pequeños en los parámetros reales y, por otro, se puede realizar la invención de forma muy compacta y ahorrando espacio.
[0027] Por ejemplo, la presión en la cámara de émbolo y/o al menos en una sección adyacente de la línea de conexión de regeneración disminuye cuando el brazo y/o la herramienta o el alojamiento de carga entran en contacto con el suelo, con un objeto como, por ejemplo, un remolque de vehículo, un camión volquete o similar, lo que, según la invención, puede detectarse y utilizarse para un control ventajoso.
[0029] En una versión particular de la invención, el sensor de descenso está configurado como sensor de carga para detectar una carga/esfuerzo del brazo y/o del alojamiento de carga y/o del bastidor. También en este caso, el contacto o el apoyo del brazo y/o del alojamiento de carga o de la herramienta puede utilizarse para modificar los parámetros reales según la invención.
[0031] Preferiblemente, el sensor de descenso/carga está configurado como un sensor de bastidor para detectar una carga/esfuerzo del bastidor. Por ejemplo, el sensor de bastidor está configurado como sensor de carga axial para detectar la carga/esfuerzo axial de un eje de vehículo, en particular del eje trasero, en particular como galga extensométrica (DMS) para detectar una flexión/variación de longitud del eje del vehículo. Al descender el brazo (con carga adicional o sin ella), se genera un momento de flexión o un esfuerzo en el bastidor o en uno de (dos) ejes de tracción, en particular en el eje trasero de las cargadoras telescópicas, que cambia significativamente cuando el brazo o la herramienta y/o la carga entran en contacto o se apoyan, y que, por lo tanto, según la invención, puede utilizarse para la ventajosa comparación entre el valor real y el valor nominal.
[0032] Esta es una forma de realización particularmente favorable de la invención, ya que muchos vehículos de construcción o cargadores telescópicos o similares ya disponen de un sistema de medición del esfuerzo o la carga axial, por ejemplo, para detectar situaciones de peligro como el vuelco del vehículo o de la cargadora telescópica, y estos pueden utilizarse de forma ventajosa para la invención. Así, pues, tanto el esfuerzo constructivo como el financiero pueden mantenerse muy bajos. De este modo, la evaluación o el uso del sensor ya existente para otros fines como, por ejemplo, la detección de una situación de vuelco peligrosa, etc., puede llevarse a cabo sin gran esfuerzo de reequipamiento y/o mediante programación de software, para la ventajosa comparación de parámetros reales según la invención. Esto reduce aún más los costes de la invención. En la forma de realización de la invención, en la que la detección sensorial del parámetro de descenso real se lleva a cabo a través de la carga en el eje trasero, se aprovecha, según la invención, el hecho de que el peso de la carga soportada genera de manera ventajosa un momento alrededor de la superficie de apoyo de un primer eje de rueda/tracción, en particular, en el caso de las cargadoras telescópicas, el eje delantero, que, por ejemplo, en las cargadoras telescópicas generalmente actúa en dirección hacia delante. En consecuencia, cuanto más pesada sea la carga alojada, mayor será la descarga sobre el otro eje o segundo eje de rueda/tracción o, por ejemplo, en el caso de las cargadoras telescópicas, sobre el eje trasero de la máquina. El peso de la máquina en su centro de gravedad contrarresta este momento de vuelco. Si el brazo o la instalación de carga se apoyan en un obstáculo, el momento de vuelco se reduce alrededor del primer eje o, en el caso de las cargadoras telescópicas, alrededor del eje delantero, y aumenta la carga que actúa sobre el segundo eje o, en el caso de las cargadoras telescópicas, sobre el eje trasero. De este modo, según la invención, la carga en el segundo eje o, por ejemplo, en el caso de las cargadoras telescópicas, en el eje trasero, que se registra, por ejemplo, mediante galgas extensiométricas o la denominada “medición DMS” o similares, también se puede utilizar para detectar si el brazo o la instalación de carga están en contacto con un obstáculo o si la carga alojada es demasiado pequeña para provocar un movimiento de descenso suficientemente rápido.
[0033] Ventajosamente, está previsto un dispositivo de control para controlar el elemento de frenado de descenso, en donde el dispositivo de control está configurado al menos parcialmente por separado de la unidad de control del elemento de control de cilindro de elevación controlable, de modo que el elemento de frenado de descenso se puede controlar por separado del elemento de control de cilindro de elevación. De este modo, el dispositivo de control y la unidad de control o el elemento de control de cilindro de elevación controlable pueden funcionar (en gran medida) de forma independiente entre sí. Esto abre posibilidades completamente nuevas para el control del sistema hidráulico o del cilindro de elevación y/o del elemento de control de cilindro de elevación controlable, etc. Preferiblemente, está prevista al menos una válvula/elemento de descarga, en donde al menos una unidad de ramificación está dispuesta entre el elemento de frenado de descenso y el elemento de control de cilindro de elevación y en donde el elemento/válvula de descarga está dispuesto entre la unidad de ramificación y un tanque/acumulador hidráulico de tal manera que, en el funcionamiento de descenso, el aceite/líquido hidráulico sobrante de la cámara de émbolo pueda ser alimentado al tanque/acumulador hidráulico. De este modo, las diferencias en las cantidades de aceite/líquido implicadas pueden compensarse de manera ventajosa o introducirse en el depósito/almacén.
[0034] En general, el principio de la invención, dependiendo de las magnitudes de medición dadas o de los parámetros de descenso reales detectados, normalmente se aplica la presión de carga en el cilindro de elevación, en donde se puede cambiar de forma ventajosa entre el movimiento de descenso inducido por la carga y el descenso activo de cargas, puede aplicarse de manera ventajosa en máquinas hidráulicas en las que las cargas se elevan con ayuda de cilindros hidráulicos y, sin embargo, no es posible bajarlas sin restricciones debido a su propio peso o, en ocasiones, también es necesario aplicar fuerzas activas en la dirección de descenso. En este caso, el brazo o la instalación de carga descienden de forma controlada aprovechando la gravedad, lo que permite ahorrar energía de bombeo y/o mejorar la comodidad y/o lograr un movimiento de descenso más continuo.
[0035] Ejemplo de realización
[0036] Un ejemplo de realización de la invención se muestra en el dibujo y se explica con más detalle a continuación con referencia a las figuras.
[0037] Cada una muestra:
[0038] la figura 1 una representación esquemática de una cargadora telescópica con un cilindro pivotante hidráulico, la figura 2 un primer esquema hidráulico del cilindro pivotante de la cargadora telescópica,
[0039] la figura 3 un segundo esquema hidráulico del cilindro pivotante de la cargadora telescópica y
[0040] la figura 4 un tercer esquema hidráulico del cilindro pivotante de la cargadora telescópica.
[0041] En las figuras 2 a 4 se esbozan diferentes sistemas hidráulicos esquemáticos, según la invención, de una máquina hidráulica móvil o de un vehículo motorizado como, por ejemplo, una cargadora telescópica 1 según la figura 1. La cargadora telescópica 1 comprende, entre otras cosas, un brazo 1.1 o un brazo 1.1 de elevación telescópico que se puede ajustar/pivotar alrededor de un primer eje 1.8 de pivotado con ayuda de un cilindro pivotante 2.1 o un cilindro 2.1 de elevación que presenta un émbolo 22 y un vástago 23 de émbolo en relación con un bastidor 1.6 de vehículo. De este modo, se puede ajustar la altura del brazo extensible 1.1. El ajuste de la longitud puede realizarse de forma conocida en una o varias etapas y no se describe ni se explica con más detalle en las presentes líneas. La cargadora telescópica 1 presenta, además, de manera conocida, con una cabina 1.7 de conductor, en la que se encuentran, de forma ventajosa, uno o dos o varios elementos de mando para la conducción y el accionamiento del sistema hidráulico. Además, se han previsto ruedas 5 o cadenas de transmisión no representadas, por ejemplo, de una excavadora o similar, que pueden accionarse preferiblemente mediante un motor de accionamiento, por ejemplo, un motor diésel y/o un motor eléctrico y/o un motor hidráulico, y/o pueden ser dirigidas por el conductor. En el brazo 1.1 o en el brazo telescópico 1.1 hay dispuesto un alojamiento 1.3 de carga o un portaherramientas 1.3 que puede pivotar alrededor de un segundo eje 1.9 de pivotado. Una carga 1.4 o una herramienta 1.4 está dispuesta en un extremo 1.5 del brazo, en donde puede ajustarse/pivotar el portaherramientas 1.3 con respecto al extremo 1.5 de brazo con ayuda de un cilindro 3.1 de elevación inclinable o un cilindro basculante 3.1.
[0042] Como es habitual en el mercado, el cilindro basculante 3.1 puede conectarse hidráulicamente de forma ventajosa con un cilindro 4.1 de compensación a través de una primera línea de conexión y una segunda línea de conexión (sin representación detallada), es decir, que a través de las dos líneas de conexión se puede intercambiar fluido/aceite hidráulico o que estas están integradas en un circuito hidráulico común. Como es sabido, esto permite que la carga 1.4 o la herramienta 1.4 permanezcan en una posición u orientación predeterminadas, por ejemplo, en posición horizontal, cuando pivota el brazo 1.1, lo que suele ser una gran ventaja en la práctica.
[0043] En la figura 2 se muestra un primer esquema hidráulico del cilindro pivotante 2.1 de la cargadora telescópica 1 con un sensor 6 de descenso configurado como sensor 6 de presión según la invención.
[0044] En el funcionamiento de descenso, el movimiento de descenso del brazo 1.1 se controla inicialmente solo mediante una válvula 13 de frenado de descenso. Para ello, se abre una válvula 14 de regeneración y una válvula 15.1 de descarga o, como alternativa, 15.2 de un amortiguador de brazo de elevación. Al accionar la válvula 13 de frenado de descenso, esta se abre y el aceite Q2 desplazado por un lado de émbolo o una cámara 20 de émbolo se conduce a través de la válvula 14 de regeneración hacia el lado de vástago o una cámara 21 de vástago de émbolo.
[0045] Debido a las superficies o volúmenes efectivos desiguales del lado 20 de émbolo y del lado/cámara 21 de vástago, solo se puede alimentar una cantidad parcial Q1 de aceite al lado de vástago o a la cámara 21 de vástago de émbolo. Un exceso de caudal Q3 = Q2 - Q1 de aceite se descarga opcionalmente desde un punto 30 de ramificación a través de la válvula 15.1 o 15.2 de descarga al depósito T, con el fin de permitir un movimiento descendente del brazo 1.1. Al evitar una válvula 12 de control, no se necesita ninguna potencia de motor ni potencia de bombeo de una bomba P para hacer descender la instalación de carga o el brazo 1.1. Solo el peso del brazo 1.1. se utiliza como fuerza motriz para la operación de descenso, es decir, se produce un funcionamiento de descenso “pasivo”. Solo cuando el peso y, por lo tanto, la presión de carga ya no son suficientes para bajar la instalación de carga, se activa la válvula 12 de control adicionalmente o “en paralelo” a la válvula 13 de frenado de descenso y se cierran la válvula 14 de regeneración y las válvulas 15.1 y 15.2 de descarga.
[0046] La conmutación se realiza (de forma automatizada/automática) en función de la presión de carga o la presión real de la cantidad Q2 de aceite o del flujo Q2 de aceite, que, según la invención, se detecta mediante el sensor 6 de presión. Esto se lleva a cabo de manera ventajosa, de tal forma que el sensor 6 de presión envía/transmite una señal 8 de sensor a un control 7 y que este control 7, mediante una unidad 9 de comparación, compara la señal real 8 de sensor transmitida o el parámetro real en el sentido de la invención con un parámetro/valor nominal almacenado/guardado, en donde, dado el caso, se utiliza de manera ventajosa una unidad de microprocesador o un microcontrolador 11 o similar.
[0047] En caso de que, en el funcionamiento de descenso, el parámetro real coincida con el parámetro/valor nominal o sean iguales, el control 7 o la unidad 9 de comparación envían de forma ventajosa una señal 16 de control de descenso a la bomba P y/o una señal 17 de control a la válvula 12 de control, de modo que esta última cambia a la posición de descenso y, si es necesario, la bomba P mantenga la presión de funcionamiento o bombee aceite Q1 hacia el lado de vástago o hacia la cámara 21 de vástago de émbolo. De este modo se consigue un funcionamiento “activo” de descenso, para lo cual se necesita energía o potencia de bombeo.
[0048] Esto también puede ocurrir al pasar de cargas de tracción a cargas de empuje, como ocurre, por ejemplo, al colocar la herramienta 1.4 sobre el suelo o sobre un obstáculo no representado.
[0049] En el punto de funcionamiento en el que el control 7 cambia del funcionamiento “pasivo” al funcionamiento “activo”, el funcionamiento de descenso “sin energía” o impulsado por la fuerza de gravedad, que también podría denominarse función de “gravity lowering”, ya no está activo y el sistema se comporta de forma similar a los sistemas hidráulicos o funcionamientos de descenso convencionales que consumen energía de bombeo.
[0050] Gracias al ventajoso control independiente de las válvulas 12 y 13, es decir, la señal 17 de control y una señal de control independiente o segunda señal 18 de control, y, por lo tanto, curvas características parametrizables independientes en un software, también en el funcionamiento de descenso convencional, conocido hasta el momento, se reducen de manera ventajosa las pérdidas por estrangulamiento y, con ello, el consumo de energía. En otra variante ventajosa de la invención, una curva característica almacenada en un software (corriente de la válvula en función de la velocidad de descenso requerida) para la válvula 13 de frenado de descenso puede sustituirse por un campo característico (corriente a través de la válvula en función de la velocidad de descenso requerida y de la presión de carga medida). De este modo, se puede optimizar adicionalmente el comportamiento de regulación del flujo volumétrico del freno de descenso.
[0051] En principio, según la invención, es posible realizar una modernización ventajosa de los sistemas hidráulicos habituales hasta ahora sin grandes esfuerzos en cuanto a diseño y/o inversión y tecnología de control.
[0052] La válvula 15.1 de descarga también se puede instalar, como se muestra en la figura 2, en el lado del émbolo del cilindro 2.1 de elevación, es decir, como válvula 15.2 de descarga. De este modo, se reduce de forma ventajosa el flujo volumétrico a través de la válvula 14 de regeneración y se minimizan las pérdidas por estrangulamiento asociadas, que afectan negativamente a la velocidad de descenso. Sin embargo, en este caso, la válvula 15.2 ya no puede utilizarse para aliviar la presión del lado del vástago cuando la amortiguación del brazo de elevación está activada. La denominada función “gravity lowering” descrita puede realizarse, tal y como se muestra en la figura 3, con una válvula 13 de frenado de descenso conmutable o una unidad de frenado de descenso, que comprende la válvula o las diversas válvulas de retención y/o válvulas de retención de carga (véase la figura 3). De este modo, se puede prescindir de la válvula 14 de regeneración individual, independiente y conmutable según la figura 2. En este circuito, la válvula 15.1 de descarga también puede disponerse alternativamente en el lado inferior del émbolo (sin representación detallada). Además, la función “gravity lowering” descrita puede realizarse también, tal y como se muestra en la figura 4, con otra válvula 13 de frenado de descenso conmutable u otra unidad de frenado de descenso, que comprende a su vez la válvula o las diversas válvulas de retención y/o válvulas de retención de carga (véase la figura 4). También en este caso, se puede prescindir de la válvula 14 de regeneración individual, independiente y conmutable según la figura 2. En este caso, en comparación con la figura 3, la válvula 15.2 de descarga está dibujada en la posición alternativa. En este circuito, la válvula 15.2 de descarga también puede disponerse opcionalmente en el lado inferior del émbolo (sin representación detallada). En las figuras 3 y 4 se ha omitido la representación del control 7, incluidos sus componentes/piezas ventajosas y sus líneas 16, 17, 18 de señal, etc., únicamente en aras de una mayor claridad. Sin embargo, los correspondientes controles 7 para los circuitos según las figuras 3 o 4 pueden configurarse de forma similar a como se muestra en la figura 2. En principio, también es posible descargar el flujo volumétrico excedente Q3 durante el descenso mediante la válvula 12 de control. Para ello, la válvula 12 de control debe/tiene que estar realizada de forma alternativa con una posición de conmutación que descargue las conexiones de trabajo al depósito T y mantenga cerrada la conexión de suministro. Esto se puede llevar a cabo mediante la denominada posición neutra de la válvula deslizante o una posición de conmutación adicional, lo cual es conocido por los expertos en la materia.
[0053] Otra optimización ventajosa del comportamiento operativo es posible, por ejemplo, mediante la medición/detección de la diferencia de presión en la válvula 13 de frenado de descenso. Para ello, es conveniente prever o implementar otro punto de medición de presión, por ejemplo, con un segundo sensor de presión y/o un sensor de diferencia de presión. En el campo característico, por ejemplo, el parámetro real o el valor de corriente ventajoso para el control de la válvula se obtiene de manera ventajosa en función de la velocidad de descenso requerida o especificada y de la diferencia de presión presente en la válvula 13 de frenado de descenso.
[0054] El cambio según la invención entre el denominado “gravity lowering” y el descenso convencional o “activo” también es posible basándose en la señal de carga del sistema de sobrecarga en el eje trasero de la cargadora telescópica 1, es decir, en el eje de las ruedas 5 representadas a la derecha en la figura 1. En este caso, se puede prescindir del sensor 6 de presión, ya que el correspondiente sensor de eje está configurado según la invención como sensor de descenso. Además, mediante una medición opcional o ventajosa de un parámetro geométrico, como el ángulo de elevación del brazo elevador o el brazo 1.1 y/o la elevación del cilindro 2.1 de elevación y/o el retorno de la señal a un regulador (circuito de regulación) del control 7, se pueden compensar las influencias perturbadoras sobre el sistema. En las formas de realización descritas, la válvula 13 de frenado de descenso puede accionarse opcionalmente mediante una primera señal piloto hidráulica o mediante la línea 18 de control y/o la válvula 12 de control opcionalmente mediante una segunda señal piloto hidráulica (independiente) o mediante la línea 17 de control. De este modo, también es posible el accionamiento electromagnético directo de las válvulas 12 y/o 13, por ejemplo, mediante líneas 17, 18 de control eléctricas, así como el control eléctrico de la bomba P mediante las líneas 16 de control eléctrica. Es muy ventajoso que la válvula 13 de frenado de descenso y la válvula distribuidora 12 o la válvula 12 de control puedan controlarse de forma independiente entre sí.
[0055] La invención ofrece ventajas y efectos especiales cuando, por ejemplo, con una fuerza de peso suficiente (presión de carga), la instalación de carga o el brazo 1.1 pueden bajarse de forma controlada sin necesidad de utilizar el motor o la bomba P, lo que permite ahorrar energía.
[0056] Al evitar la válvula 12 de control, tampoco se necesita el flujo de aceite ni la presión de la bomba P para bajar la instalación de carga o el brazo 1.1. De este modo, en caso de un funcionamiento en paralelo ventajoso de varios consumidores hidráulicos en el sistema hidráulico, se dispone de un flujo volumétrico de bombeo útil más elevado para los demás consumidores/componentes hidráulicos. Además, se evitan las pérdidas por estrangulamiento cuando varios consumidores funcionan con diferentes niveles de presión.
[0057] Las variantes ventajosas de la invención pueden reequiparse muy fácilmente y, por lo tanto, ofrecerse como opciones para el cliente, lo que aumenta de manera ventajosa la flexibilidad y la comodidad para el cliente.
[0058] Además, la invención puede optimizarse/modificarse sin grandes esfuerzos constructivos ni económicos y de forma flexible, sobre todo mediante parámetros de software ventajosos, y adaptarse así a diferentes condiciones de funcionamiento y máquinas o vehículos y/o casos/campos de aplicación.
[0059] Así, las formas de realización ventajosas de la invención comprenden, entre otras, las siguientes características opcionales: - pilotaje (muy) independiente de la válvula 12 de control y la válvula 13 de frenado de descenso,
[0060] - conexión (posible) entre el lado del émbolo y el lado del vástago durante el descenso, es decir, la denominada “regeneración” o flujo de aceite desde la cámara 20 de émbolo a la cámara 21 de vástago de émbolo,
[0061] - desviación (muy) directa del flujo volumétrico Q3 excedente hacia el depósito T a través de la válvula 15.1, 15.2 de descarga (ya existente) de la denominada “amortiguación del brazo de elevación” y
[0062] - desconexión/conmutación ventajosa de la denominada función de “descenso por gravedad” basada en el parámetro real registrado como, por ejemplo, la presión de carga medida de la cantidad Q2 de aceite del lado del pistón o de la cámara del pistón 20, según la invención.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES
1. Máquina hidráulica (1), en particular vehículo motorizado (1) como, por ejemplo, una excavadora, una pala cargadora, un tractor, una cargadora telescópica (1) o similar, con un brazo (1.1) que puede pivotar alrededor de un eje (1.8) de pivotado con respecto a un bastidor (1.6), en donde el brazo (1.1) comprende un dispositivo (1.3) de alojamiento de carga para alojar/fijar un alojamiento (1.4) de carga como, por ejemplo, una herramienta (1.4) o similar, en particular una horquilla (1.4) de carga, un brazo de agarre, una pala o una plataforma, en donde está previsto un cilindro (2.1) de elevación que presenta un émbolo (22) y un vástago (23) de émbolo para el pivotado, en particular la elevación y el descenso, del brazo (1.1) con respecto al bastidor (1.6), en donde el cilindro (2.1) de elevación está configurado como cilindro (2.1) de doble efecto con una cámara (20) de émbolo y una cámara (21) de vástago de émbolo, en donde está previsto al menos un dispositivo (P) generador de presión, en particular una bomba hidráulica (P), para solicitar con presión una unidad hidráulica que comprende aceite/líquido hidráulico para accionar y/o solicitar con presión el cilindro (2.1) de elevación, en particular, la cámara (20) de émbolo y/o la cámara (21) de vástago de émbolo, en donde está previsto al menos un elemento (12) de control de cilindro de elevación, en particular una válvula distribuidora (12), controlable mediante una unidad (7) de control, para controlar el cilindro (2.1) de elevación y/o para cambiar entre un funcionamiento de descenso para hacer descender el brazo (1.1) y/o un funcionamiento de elevación para elevar el brazo (1.1) y/o un funcionamiento de retención para retener el brazo (1.1),caracterizada por queestá previsto al menos un sensor (6) de descenso que genera una señal (8) de descenso para detectar un parámetro de descenso real del funcionamiento de descenso, por que está prevista una unidad (9) de comparación real-nominal que genera al menos una señal (16, 17, 18) de control de descenso para comparar el parámetro de descenso real con un parámetro nominal y/o límite, en donde, en caso de que el parámetro de descenso real se corresponda con el parámetro nominal y/o límite, la señal de control de descenso está prevista para accionar la unidad (7) de control y/o el dispositivo (P) generador de presión y/o para conmutar el elemento (12) de control de cilindro de elevación de tal modo que esté prevista al menos una solicitación con presión del aceite/líquido hidráulico de la cámara (21) de vástago de émbolo, y por que, en el funcionamiento de descenso del brazo (1.1), está prevista/configurada al menos una línea (19) de conexión de regeneración entre la cámara (20) de émbolo y la cámara (21) de vástago de émbolo, de modo que el aceite/líquido hidráulico puede fluir/circular desde la cámara (20) de émbolo hacia la cámara (21) de vástago de émbolo, en donde la línea (19) de conexión de regeneración comprende al menos un elemento (13) de frenado de descenso.
2. Máquina hidráulica según la reivindicación 1,caracterizada por queel sensor (6) de descenso está configurado como sensor (6) de presión para detectar la presión del aceite/líquido hidráulico.
3. Máquina hidráulica según la reivindicación 2,caracterizada por queel sensor (6) de presión está dispuesto en la línea (19) de conexión de regeneración, así como entre la cámara (20) de émbolo y el elemento (13) de frenado de descenso o en la cámara (20) de émbolo o sobre ella.
4. Máquina hidráulica según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queel sensor (6) de descenso está configurado como sensor de carga para detectar una carga/esfuerzo del brazo (1.1) y/o del alojamiento (1.4) de carga y/o del bastidor (1.6).
5. Máquina hidráulica según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queel sensor (6) de descenso/carga está configurado como sensor de bastidor para detectar una carga/esfuerzo del bastidor.
6. Máquina hidráulica según la reivindicación 5,caracterizada por queel sensor de bastidor está configurado como sensor de carga axial para detectar la carga/esfuerzo axial de un eje de vehículo, en particular del eje trasero.
7. Máquina hidráulica según la reivindicación 6,caracterizada por queel sensor de carga axial está configurado como galga extensométrica (DMS) para detectar una flexión/variación de longitud del eje de vehículo.
8. Máquina hidráulica según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queestá previsto un dispositivo (7) de control para controlar el elemento (13) de frenado de descenso, en donde el dispositivo de control está configurado al menos parcialmente por separado de la unidad (7) de control del elemento (12) de control de cilindro de elevación controlable, de modo que el elemento (13) de frenado de descenso se puede controlar por separado del elemento (12) de control de cilindro de elevación.
9. Máquina hidráulica según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queestá prevista al menos una válvula/elemento (15.1, 15.2) de descarga, en donde al menos una unidad (30) de ramificación está dispuesta entre el elemento (13) de frenado de descenso y el elemento (12) de control de cilindro de elevación y en donde el elemento/válvula (15.1, 15.2) de descarga está dispuesto entre la unidad (30) de ramificación y un tanque/acumulador (T) hidráulico de tal manera que, en el funcionamiento de descenso, el aceite/líquido (Q3) hidráulico sobrante de la cámara (20) de émbolo puede ser alimentado al tanque/acumulador (T) hidráulico.
10. Vehículo motorizado (1) como, por ejemplo, una excavadora, una pala cargadora, un tractor, una cargadora telescópica (1) o similar, con una máquina hidráulica según una de las reivindicaciones anteriores.
ES22188901T 2021-09-08 2022-08-04 Hydraulic machine with a boom pivotable about a pivot axis Active ES3057063T3 (en)

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