SE543971C2 - Ledad lyftarm - Google Patents

Abstract

En lyftarm innefattar tre i ett plan ledat sammanlänkade delar i form av en pelare (1), en vipparm (3) och en mellan dessa infogad bom (2). Bommen är utförd med en balk (6) och en med balken parallellt svängande dragstång (7) och bildar via en i balken (6) vridbart lagrad horisontallänk (8) och en likaledes i balken (6) vridbart lagrad knälänk (9) en parallelltrapetsliknande geometri. Ett i balken (6) vridbart lagrat lyftok (24) påverkas av ett lyftdon (20) för lyft och sänkning av bommen (2), varvid lyftoket (24) är förbundet med horisontallänken (8) via ett stag (27) varmed lyftoket (24) slaviskt medbringas i horisontallänkens (8) vridning under påverkan av ett vinkelinställningsdon (10) för inställning av vipparmens (3) vinkel relativt bommen (2).

Description

LEDAD LYFTAFIM UPPFINNINGENS TEKNISKA OMRÅDE Uppfinningen avser en ledad lyftarm inrättad för lyft och förflyttning av en last eller för uppbärande och manövrering av ett redskap i lyftarmens spets.

BAKGRUND OCH KÄND TEKNIK Lyftarmar av liknande slag är användbara och utnyttjade inom skilda verksamhetsområdensåsom inom skogs- och jordbruk, anläggning, miljövård, sjöfarts- och hamnindustrin ochfiskeindustrin, liksom inom tillverkande industri och i monteringsverkstäder. För ändamåletkan lyftarmen i sin spets uppbära olika redskap såsom griporgan, skördaraggregat, spett ochöglor, etc. En lyftarm enligt uppfinningen är därtill väl lämpad för t ex utnyttjande inom sjukvården för lyft och förflyttning av patienter i lyitsele.

En typisk användning av ledade lyftarmar av liknande slag äri form av kranarmar på skotare,skördare eller på timmerlastbilar och skogstraktorer. Exempel på äldre lyftarmar avsedda fördenna användning ges bland annat i SE 521 258 och SE 463 668.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen syftar till att tillhandahålla en alternativt utförd ledad lyftarm, vars utformning och sammansättning kan utnyttjas för att reducera effektbehovet hos drivande organ.

Ett annat syfte i uppfinningen år att tillhandahålla en ledad lyftarm vars utformning ochsammansättning resulterar i en jämn armspetshastighet vid utfâllning respektive infâllning av lyftarmen. Ännu ett i syfte i uppfinningen är att tillhandahålla en ledad lyftarm som uppvisar en jämnarmspetshastighet vid utfällning respektive infällning av lyftarmen oberoende av Iyfthöjd inom lyftarmens arbetsområde.

Ytterligare ett syfte i uppfinningen är att tillhandahålla en ledad lyftarm vars utformning ochsammansättning kan utnyttjas för en väsentligen horisontell armspetsrörelse vid utfällning och infällning av lyftarmen. Ännu ett syfte i uppfinningen är att tillhandahålla en ledad lyftarm vars utformning ochsammansättning resulterar i att det i armspetsen verkande lyftmomentet blir väsentligen detsamma i lyftarmens olika vinkellâgen vid konstant energitillförsel. Ännu ett syfte i uppfinningen är att tillhandahålla en ledad lyftarm vars utformning ochsammansättning resulterar i att lyfthastigheten, vid konstant energitillförsel, förblir väsentligen densamma i lyftarmens olika vinkellâgen.

Ett eller flera av dessa syften uppfylls genom en ledad lyftarm bestående av åtminstone tre iett plan Iedat sammanlänkade delar i form av en pelare, en vipparm och en mellan dessainfogad bom. Bommen är via en inre led ledbart förbunden med pelaren och via en yttre ledledbart förbunden med vipparmen. Bommen är utförd med en balk och en med balkenparallellt svängande dragstàng, som via en mellan dragstàngen och balken ledbart koppladinre länk samt en mellan dragstàngen och balken ledbart kopplad yttre länk tillsammans medbalken bildar en parallelltrapetsliknande geometri, varvid den inre länken, fortsättningsvisbenämnd horisontallänken, är anordnad att påverkas av ett mellan balken ochhorisontallänken verkande vinkelinställningsdon för att genom vridning runt sin Iagringspunkti balken samt via dragstàngen och den yttre länken, fortsättningsvis benämnd knälänken,inställa vipparmens vinkelläge relativt balken i den yttre leden. Till balken är vridbart kopplatett lyftok vilket för lyft och sänkning av bommen påverkas av ett lyftdon, varvidhorisontallänken och lyftoket är inbördes förbundna via ett med båda ledbart förbundet stagvarmed lyftoket slaviskt medbringasi horisontallänkens vridning under påverkan av vin kelinställningsdonet.

Med denna sammansättning blir vinkeln i knäleden mellan vipparm och bom bestämmandeför momentarmens längd mellan lyftbalkens Iagringspunkt i pelaren och lyftdonetsIagringspunkt i lyftoket. Med andra ord är momentarmens längd proportionell mot vinkeln lknäleden, så att om vinkeln mellan vipparm och lyftarm ökar eller minskar, ökar eller minskar även momentarmens längd i proportion därtill.

En fördel och teknisk effekt som därigenom vinnes är att lyftmomentet i armspetsen blir praktiskt taget detsamma oberoende av knäledsvinkeln vid konstant energitillförsel.

En tillkommande fördel och teknisk effekt som vinnes genom det proportionella förhållandetmellan knäledsvinkel och momentarmslängd är att arrnspetsens rörelsehastighet förblir väsentligen konstant under utfâllning respektive infällning av lyftarmen. l ett utförande av uppfinningen år lyftdonet en hydraulcylinder kopplad parallellt med ettpneumatiskt eller gas-hydrauliskt energilagringsorgan. Energilagringsorganet kan innefattaen pneumatisk eller gas-hydraulisk cylinder som är lagrad i lyftoket i samma Iagringspunkt som hydraulcyllndern.

I andra utföranden, och särskilt i tillämpningar med lägre kraftbehov eller i miljöer därhydraulvätskor bör undvikas, kan vinkelinställningsdon och lyftdon alternativt utgöras avpneumatiska kolv-cylinderenheter eller av elektriska linjärdrivdon. Även i dessa utföranden kan ett energilagringsorgan med fördel vara anordnat parallellt med lyftdonet.

I samtliga dessa utföranden vinnes genom energilagringsorganet den fördelen och tekniskaeffekten att det belastande momentet vid sänkning av bommen kan utnyttjas förkomprimering av en gasvolym till ett arbetstryck som kan tillgodogöras vid lyft av bommen i ett senare arbetsmoment. l ett utförande omfattar energilagringsorganet en delvolym av pelarens inre, vilken delvolymstàr i flödesförbindelse med en pneumatisk eller gas-hydraulisk cylinder. Särskilt itillämpningar för höga laster medger detta utförande att gasvolym och tryck kandimensioneras efter behov utan att den pneumatiska eller gas-hydrauliska cylinderns volym måste överdimensioneras.

I ett utförande är på pelaren anordnad en anslutning för påfyllning eller uttag av gas frånpelarens invändiga gasvolym. Härigenom kan gastrycket anpassas för balansering av lyftarmens egenvikt med i armspetsen uppburet verktyg. l ett utförande av uppfinningen omfattar energilagringsorganet en luft- eller gas-hydraulisk cylinder anordnad på var sida om ett lyftdon i form av en hydraulcylinder. l utföranden för lättare laster kan ett alternativt energilagringsorgan innefatta en i vridlagringen mellan pelare och bom infogad torsionsfjäder.

Flera utföranden och detaljlösningar framgår nedan av den detaljerade beskrivningen och av efterföljande patentkrav.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGSFIGURERNA Utföringsexempel av uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar, av vilka Fig. 1 visar lyftarmen med bommen nedfälld under ett horisontalplan pà vilketlyftarmen vilar, Fig. 2 visar lyftarmen med bommen rest till en med horisontalplanet nästintill parallellposition, Fig. 3 visar lyftarmen med bommen rest och under pendling framàt av vipparmen, Fig. 4 visar lyftarmen med bommen sänkt till en med horisontalplanet nästintillparallell position och med helt utfälld vipparm, Fig. 5 visar lyftarmen med bommen rest till en nästintill vertikal position, och Fig. 6 visar exempel pá armspetsens rörelsebanor vid utfällning eller infällning av lyftarmen inom lyftarmens verksamma arbetsområde.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSEXEMPEL Inledningsvis skall understrykas att bilagda ritningar är schematiska och endast avsedda förillustration av uppfinningstanken, varför inga mätt eller vinklar skall härledas genom mätning i ritningarna.

Således illustrerar Fig. 1 till 5 nâgra av lyftarmens positioner under rörelse mellan ett nästintillextremt nedfällt läge och ett nästintill extremt upprest läge.

Med hänvisning till ritningsfigurerna Fig. 1 - 5 innefattar en ledad lyltarm enligt uppfinningentre stycken inbördes ledat sammanlänkade delar, nämligen en pelare 1, en bom 2 och envipparm 3. Bommen 2 är vridbart lagrad i pelaren 1 via en inre led 4, och vipparmen 3 ärvridbart lagrad i bommen 2 via en yttre led 5. Lederna 4 och 5 uppvisar parallellt inriktade, horisontella vridaxlar, varför delarmarna kan sägas vara inbördes rörliga i ett vertikalt plan.

Pelaren 1 kan fästas pà en arbetsplattform, vilken i Fig. 1 symboliskt illustreras medhänvisningssiffran 1'. l praktiken kan denna arbetsplattform utgöra en stationär eller rörlig arbetsplattform, sásom en i ett fordon ingående konstruktion eller liknande. Pelaren 1 kan därvid vara vridbart anordnad i arbetsplattformen runt en axel N, sàsom illustreras meddubbelpilen ai Fig. 1. Pelaren 1 ges lämpligen en lutning d relativt horisontallinjen L så attutrymme skapas framför pelaren 1 för andra, nedan beskrivna rörliga element i Iyftarrnen.Det är även tänkbart att pelaren 1 anordnas kontrollerat tiltbar i andra riktningar än riktningenN.

I sammanhanget kan nämnas att lyftarmen kan vara uppburen av en autonomarbetsplattform eller av en arbetsplattform som ingår som en del av en maskin, t.ex. som endel av ramen i en maskin. Lyftarmen kan alternativt vara monterad pà samma maskinöverdelsom en förarhytt, och kan utgöra en del av ramverket i maskiner med roterbaröverdel/förarhytt. Arbetsplattformen kan vara anordnad vridbar runt en tänkt huvudsakligen vertikal axel, och kan som nämnts vara tiltbar eller vridbar i ett fast plan.

Denna geometri kan förändras genom att horisontallänken 8 pâverkas av ettvinkelinställningsdon 10 som är anordnat att verka mellan balken 6 och horisontallänken 8.Vinkelinställningsdonet 10, i utföringsexemplet en kolv-cylinderenhet 10, är anordnad ovanpåbalken 6 och med sin cylinderânde ledbart förbunden med balken 6 via en ledpunkt 11,medan dess kolvstängsände är ledbart förbunden med horisontallänken 8 via en mittreledpunkt 12 av den i tre punkter vridbart lagrade horisontallänken 8. Horisontallänken 8 är isin ena ände vridbart lagrad i balken 6 via en ledpunkt 13, och i motstáende ände ledbartförbunden med ena änden av dragstàngen 7 via en ledpunkt 14. Dragstàngen 7 är i sinandra ände, via en ledpunkt 15, ledbart förbunden med ena änden av den som ett okformade och i tre punkter vridbart lagrade knälänken 9. Knälänken 9 äri en mittre ledpunkt16 vridbart och svängbart kopplad till balken 6 via en staglänk 17 och Iedpunkten 18.Knälänken 9 är i sin andra ände ledbart förbunden med vipparmen 3 via en ledpunkt 19 somhar en excentrisk placering med avseende på leden 5 mellan vipparmen 3 och balken 6. Detinses att vinkelinställningsdonet 10 genom utskjut/förlängning respektive indrag/förkortningkontrollerar horisontallänkens 8 svängning enligt dubbelpilen b, dragstàngens 7 förskjutningenligt dubbelpilen c, knälänkens 9 svängning enligt dubbelpilen d och slutligen vipparmens 3 svängning enligt dubbelpilen e.

Ett linjärt arbetande lyftdon 20 är anordnat för lyft och sänkning av bommen 2 relativt pelaren1. Lyttdonet 20 kan vara ledat lagrat direkt i pelaren, eller indirekt lagrat vid pelarenexempelvis via en till pelaren hörande fot 21, vilken alternativt kan ingài ovan nämnda arbetsplattform 1* i vilket lyltarmen kan vara monterad. I utföringsexemplet utgörs lyftdonet av en kolv-cylinderenhet 20. l andra tillämpningar kan lyftdonet alternativt utgöras av ettelektriskt linjärdrivdon. l utföringsexemplet är lyftdonets cylinderände direkt eller indirektledbart lagrad vid pelaren 1 via en ledpunkt 22, medan dess kolvstàngsände är via enledpunkt 23 ledbart kopplad i en ände av ett i tre punkter vridbart lagrat lyftok 24. Lyftoket 24är i en mittre ledpunkt 25 vridbart lagrat i balken 6 för svängning runt ledpunkten 25 enligtdubbelpilen g. Lyftoket 24 är emellertid i sin andra ände, via ledpunkten 26, ledbart förbundetmed en första ände av ett stag 27 vars andra ände är ledbart förbunden medhorisontallänken 8, i ledpunkten 14. Staget 27 är av fast längd, vilket medför att lyftokets 24 vridning runt ledpunkten 25 slaviskt följer horisontallånkens 8 vridning runt ledpunkten 13.

Genom samordnad drivning av vinkelinställningsdonet 10 och lyftdonet 20 kan armspetsen28 kontrolleras att utföra en väsentligen horisontell rörelse vid utfällning respektive infällningav vipparmen 3. Detta illustreras i Fig. 6, vari ett antal rörelsebanor h1, h2, h3, h4 och h5 förarmspetsens 28 rörelser på olika höjder inom lyftarmens arbetsområde är visade med heldragna, väsentligen horisontella, linjer.

I anslutning till Fig. 6 skall understrykas att figuren är ett diagram som baserar sig pàberäkningar ur en lyftarmsgeometri vilken väsentligen motsvarar utföringsexempletsschematiskt illustrerade lyftarm. Pä samma lyftarmsgeometri är även de procenttal baseradesom i Fig. 6 anger armspetsens lyttmoment i procent av lyftdonens sammanlagda tryckmoment på olika radiella avstånd rf - r6 fràn den inre vridleden 4.

Det skall dock inses att varje unik tillämpning kan kräva en anpassning av lyftarmsgeometrinför att uppnä motsvarande horisontella lyftarmsrörelser och momentfördelning inomarbetsområdet.

Lyftdonet 20 är med andra ord anordnat att verka mellan pelaren 1 och det vridbart lagradelyftoket 24, vilket medför att lyftkraftens angreppspunkt inte är fixerad utan kan förändrasgenom vinkelinställningsdonets 10 indirekta påverkan pá lyftoket 24 via horisontallänken 8och staget 27. Härigenom uppnås en synkronisering mellan lyft/sänkning och utfällningfinfäll-ning som ändrar längden av momentarmen M, mellan ledpunkterna 4 och 23, proportionelltmot vipparmens 3 utfällning och infällning. Momentarmen i ledpunkten 23 följer en bana m(se Fig. 5) och befinner sig i banans längst bort belägna punkt, från ledpunkten 4 sett, när vipparmen 3 är maximalt utvinklad fràn bommen 2. Härigenom kan den av lyftdonet 20 utövade lyftkraften, vid en given last, hållas mer eller mindre konstant i lyftarmens samtliga positioner.

Med hänvisning till Fig. 5 skall också belysas att kraftens väg mellan armspetsen 28 ochlyftdonet 20, vid hängande last, går i pilarnas riktning via vipparmen 3, knälänken 9,dragstången 7, staget 27 och lyftoket 24. Närmare bestämt bildar horisontallänken 8 enenarmad hävstång i vilken den pàverkande kraften (10) och den resulterande kraften (7) ärbelägna på samma sida om vridpunkten 13. Å andra sidan bildar lyftoket 24 en tvåarmadhävstång i vilken den pàverkande kraften (20) och den resulterande kraften (27) är belägnapà var sin sida om vridpunkten 25. Hävstängernas längder äro anpassade sä attvinkelinställningsdonet 10 kan balansera lyftdonets 20 tryckmoment och kontrolleralyftarmens rörelser i obelastat såväl som i belastat tillstànd. Koordinationen mellan lyftdonoch vinkelinställningsdon kan vid manuell hantering ske spontant eller tvångsstyrt i etthydrauliskt styrventilaggregat, och kan i en automatiserad process alternativt utövas av en mjukvarustyrd processorenhet.

Extra lyftkraft kan intermittent tillhandahållas med hjälp av ett energilagringsorgan som lagrarenergi vid sänkning av en i armspetsen 28 hängande last. För ändamålet är en dämpcylinder29 kopplad till lyftoket 24, parallellt med lyftdonet 20. Dämpcylindern och lyftdonet kan varalagrade på en gemensam axel i ledpunkten 23. Dämpcylindern 29 kan utgöras av enpneumatisk eller gas-hydraulisk kolv-cylinderenhet vars gasvolym komprimeras vid sänkningoch expanderar vid lyft av last. l förekommande fall kan dämpcylinderns gasvolym stå i direktflödesförbindelse med en i pelarens 1 inre lagrad gasvolym 30. Förbindelsen kan utgöras aven flexibel tryckslang 31. En anslutning 32 kan i förekommande fall vara anordnad förpåfyllning respektive för tömning av gas ur pelaren 1 för att på detta sätt anpassa gastrycket,i första hand i och för balansering av lyftarmens egenvikt, alternativt för balansering av en i armspetsen hängande last.

Det skall slutligen framhållas att flera av ovan beskrivna delar av lyftarmen, särskilthorisontallänken 8, knälänken 9, staglänken 17 samt lyftoket 24, i praktiken är dubblerade och anordnade en på var sida om balken 6.

Slutligen skall också nämnas att pelaren 1 vid behov kan vara format med en konvext formadstyryta 33 i och för tvångsstyrning av lyftoket 24 vid lyftarmens rörelse ut ur en extremt upprest eller extremt nedfälld position.

Den ovan beskrivna lyftarmen kan anpassas för många olika tillämpningar av vilka nedanstående endast är några exempel på lyftarmens användbarhet: o för användning inom skogsindustrin kan lyftarmen exempelvis vara inrättad för attuppbära ett skogsskördaraggregat eller en timmergrip, o för användning inom jordbruk, miljövård och anläggning kan lyftarmen exempelvisvara inrättad för att uppbära en röjság, en slåttermaskin, ett spolmunstycke eller enschakt- eller grävskopa, o för användning inom transport, tillverkande industri eller monteringsindustri kanlyftarmen exempelvis vara inrättad för att uppbära en korg i en skylift, eller ett verktygsåsom en tång, en magnethållare, en klo eller lyftögla, eller ett bearbetande verktygsåsom ett svetsmunstycke, sprutmunstycke, borrmaskin etc., o för användning inom sjuk- eller tandvård kan lyftarmen exempelvis vara inrättad föratt uppbära en lyftsele, bår eller brits, en instrumentbricka, etc. o för användning inom sjöfart, hamn- och fiskeindustri, i form av kran för hantering av gods, utrustning, fiskeredskap etc.

Det inses att mått, axelavstånd, radier och kraftbehov måste i varje enskilt fall anpassas fören viss tillämpning och däri förekommande laster. Sådan anpassning torde dock ligga inomramen för fackmannens kunnande, varför specificeringar i dessa avseenden har kunnatutelämnas ur beskrivningen utan att förklaringen av uppfinningstanken, såsom den uttrycks i anslutande patentkrav, fördenskull kan anses ofullständig.

Claims (1)

1. Lyftarm bestående av åtminstone tre i ett plan ledat sammanlänkade delar i form av enpelare (1), en vipparm (3) och en mellan dessa infogad bom (2), varvid bommen via eninre led (4) år ledbart förbunden med pelaren och via en yttre led (5) är ledbartförbunden med vipparmen, vartill bommen är utförd med en balk (6) och en medbalken parallellt svängande dragstàng (7) som via en mellan dragstàngen (7) ochbalken (6) ledbart kopplad inre länk (8) samt en mellan dragstàngen (7) och balken (6)ledbart kopplad yttre länk (9) tillsammans med balken (6) bildar enparallelltrapetsliknande geometri,varvid den inre länken (8), fortsättningsvis benämnd horisontallänken (8), ärutförd som en enarmad hävstàng vilken i sin ena ände är vridbart kopplad till balken(6) i en ledpunkt (13) och i den motstàende änden, i en ledpunkt (14), är ledbartförbunden med ena änden av dragstàngen (7) vilken i sin andra ände är via enledpunkt (15) ledbart förbunden med ena änden av den som ett ok formade och i trepunkter vridbart lagrade yttre länken (9), fortsättningsvis benämnd knälänken (9),vilken i sin tur är i en mittre ledpunkt (16) vridbart och svängbart kopplad tillbalken (6) via en staglänk (17) och en ledpunkt (18), vartill knälänken (9) i sin andraände är ledbart förbunden med vipparmen (3) via en ledpunkt (19) som har enexcentrisk placering med avseende pà leden (5) mellan vipparmen (3) och balken (6),varvid nämnda horisontallänk (8) är i en mellan ledpunkterna (13) och (14)belägen ledpunkt (12) ledbart förbunden med ett vinkelinställningsdon (10) vilket ärledbart förbundet med balken (6) via en led (11),varigenom horisontallänken (8) påverkas av vinkelinställningsdonet (10) för attgenom vridning runt ledpunkten (13) i balken (6) samt genom förskjutning avdragstàngen (7) och svängning av knälänken (9) inställa vipparmens (3) vinkellägerelativt balken (6) under vridning av vipparmen (3) runt dess lagring i yttre leden (5),vidare innefattande ett till balken (6) vridbart kopplat lyftok (24) vilket för lyft och sänkning av bommen (2) påverkas av ett lyftdon (20), varvid horisontallänken (8) ochlyftoket (24) är inbördes förbundna via ett med båda ledbart förbundet stag (27) av fastlängd som i en första ände är ledbart förbundet med lyftoket (24) i en ledpunkt (26)samt i en andra ände är ledbart förbundet med horisontallänken (8) i ledpunkten (14) varigenom lyftoket (24) slaviskt medbringas i horisontallänkens (8) vridning iledpunkten (13) under påverkan av vinkelinstållningsdonet (1 O),kännetecknad av att lyftoket (24) är utfört som en tvàarmad hävstàng vilken i en ände är Iedbart förbunden med lyftdonet (20) i en ledpunkt (23) och i en motstàendeände är ledbart förbunden med staget (27) i en ledpunkt (26), samt är vridbart lagrad ibalken (6) via en mellan Iedpunkterna (23) och (26) belägen ledpunkt (25), skild frànbalkens (6) lagring (4) i pelaren (1). . Lyftarm enligt krav 1, vari pelaren (1) uppvisar en mot lyftoket (24) vänd konvex yta (33) tjânande för tvàngsstyrning av lyftoket (24) vid lyftarmens rörelse ur en extrem position. . Lyftarm enligt krav 1 eller 2, innefattande ett energilagringsorgan (29) i form av en pneumatisk eller gas-hydraulisk kolv-cylinderenhet (29) vilken är ledbart förbundet medlyftoket (24) och anordnad att verka parallellt med lyftdonet (20). . Lyftarm enligt krav 3, vari energilagringsorganet (29) är anordnat i flödesförbindelse (31) med en gasfylld delvolym (30) av pelarens (1) inre. . Lyftarm enligt krav 4, vari pelaren (1) innefattar en anslutning (32) för påfyllning respektive tömning av gas från volymen (30) i pelarens inre.