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Diese Erfindung betrifft eine Lastausgleichsvorrichtung, die in der Lage ist, Gegenstände
leicht zu transferieren, und insbesondere eine Lastausgleichsvorrichtung, die geeignet ausgestaltet
ist, die Belastung von Gegenständen durch Verwendung von Luftdruck auf im wesentlchen Null
einzustellen.
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-Eine bekannte Lastausgleichsvorrichtung dieser Art ist zum Beispiel in der Japanischen
Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Kokai Nr. 61-197079 beschrieben. In diesem herkömmlichen
Beispiel trägt ein mit Rädern versehenes Chassis eine Lastausgleichsvorrichtung, bei der ein
Luftbremszylinder betrieben wird, um eine Kolbenstange des Ausgleichszylinders einheitlich mit
dem Ausgleichszylinder zu steuern, und die Last von Gegenständen, die von einem Stützarm für
Gegenstände übertragen wird, wird auf einen Gewichtabfühlzylinder übertragen, der gerade wie
der Ausgleichszylinder in Reihe vorgesehen ist, um einen Referenzdruck entsprechend der Last
zu erzeugen. Der Druck der komprimierten Luft, welcher dem Referenzdruck entspricht, wird einer
Kammer in dem Ausgleichszylinder zugeführt. Wenn die Luftbremse dann gelöst wird, veranlaßt
diese komprimierte Luft die Erzeugung einer Reaktionskraft, welche der Last entspricht, welche
über den Kolben und die Kolbenstange des Ausgleichszylinders auf den Stützarm aufgebracht
wird, um die Last der Gegenstände, welche auf dem Stützarm gehalten ist, auf im wesentlichen
Null einzustellen. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Gegenstände mit Menschenkraft
leicht zu behandeln und zu überführen.
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Um jedoch die Luftbremse, die in Reihe bezüglich dem Ausgleichszylinder vorgesehen ist,
die Kolbenstange des Ausgleichszylinders festlegen zu lassen, wenn die Last der Gegenstände
auf den Gewichtsabfühlzylinder übertragen wird, um einen Referenzdruck einzustellen, entsteht
die Notwendigkeit, die axiale Länge der Luftbremse beachtlich groß einzustellen. Deshalb wird die
axiale Länge einer Ausgleichseinheit, die aus dem Gewichtsabfühlzylinder, dem Ausgleichszylinder
und der Luftbremse besteht, notwendigerweise groß eingestellt. Dementsprechend wird die Höhe
der Lastausgleichsvorrichtung notwendigerweise groß, so daß es unzweckmäßig wird, die
Lastausgleichsvorrichtung zum Beispiel innerhalb eines Gebäudes oder unter einer Baumaschine
und einem Flugzeug zu benutzen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Lastausgleichsvorrichtung mit
einer kleinen Höhe, die in der Lage ist, selbst innerhalb eines Gebäudes oder unter einer
Baumaschine und einem Flugzeug benutzt zu werden.
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Bei der Lastausgleichsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die zur Lösung
dieser Aufgabe geeignet ist, ist eine Kolbenstange eines Ausgleichszylinders schwenkbar mit
einem Teil eines horizontalen Stiftes bzw. Bolzens verbunden, der schwenkbar an einem Arm
befestigt ist, und Bremsstangen von Luftbremsen mit denjenigen Teilen des horizontalen Stiftes,
die sich auf beiden Seiten des Teiles desselben, der mit der Kolbenstange verbunden ist,
befinden. Diese Bremsstangen gehen durch Luftbremszylinder, die am Ausgleichszylinder befestigt
sindu der an einem Ausgleichsrahmen angebracht ist, und die Kolbenstange des
Ausgleichszylinders geht frei durch den Ausgleichsrahmen, wobei der untere Teil des Ausgleichszylinders einen
Kolben eines Gewichtsabfühlzylinders bildet.
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Wenn die Luftbremsen die Bremsstangen in diesem Aufbau steuern, wird die Last der
Gegenstände auf die Bremsstangen, den Ausgleichsrahmen und den Ausgleichszylinder in der
ewähnten Reihenfolge über den Stift übertragen, der schwenkbar mit dem Arm verbunden ist, und
schließlich zu dem Gewichtsabfühlzylinder, um einen die Last ausgleichenden Referenzdruck zu
erzeugen. Weil die Luftbremsen fest an den Teilen des Ausgleichsrahmens angebracht sind, die
sich auf beiden Seiten des Ausgleichszylinders befinden, wird die Last verzweigungsartig von den
Bremsstangen zum Ausgleichsrahmen übertragen. Deshalb können die Luftbremsen
kleinstmöglich ausgestaltet werden, d.h. es wird möglich, den Durchmesser der Bremsstangen zu
erhöhen und die Länge der Luftbremszylinder zu reduzieren, wobei es auch ermöglicht wird, die
Kolbenstange ausreichend auch dann zu steuern, wenn eine große Last auf diese aufgebracht
wird. Dementsprechend kann die axiale Länge der Luftbremsen reduziert werden, d.h. sie kann
entsprechend auf die Länge des Ausgleichszylinders und die Länge des Gewichtsabfühlzylinders
eingestellt werden.
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Figur list eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Lastausgleichsvorrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung;
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Figur 2 ist ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung für die Lastausgleichsvorrichtung, die
in Figur 1 gezeigt ist.
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Die Ausführungsformen der Lastausgleichsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in Figur 1 gezeigt ist, weist die Lastausgleichsvorrichtung ein Fahrgestell 1 auf,
welches aus einem Chassisrahmen4 besteht, der auf drei Rädern 2, 3 gehaltert wird. Die
paarweisen Räder 2 sind auf dem Chassisrahmen 4 über Lager vertikal gehaltert, und das
verbleibende einzige Hinterrad 3 ist auf einem Steuerrahmen 6 über ein Lager gehaltert, wobei
der Steuerrahmen 6 über ein Lager so abgestützt ist, daß er um eine vertikale Welle 5 bezüglich
des Chassisrahmen 4 gedreht werden kann. Ein Steuerarm 7 ist schwenkbar mit dem
Steuerrahmen 6 so verbunden, daß der Steuerarm 7 vertikal bewegt werden kann.
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Ein Drehtisch 9 ist auf demjenigen Teil des Chassisrahmens 4 angeordnet, welcher sich
nahe am Steuerrahmen 6 befindet, so daß der Drehtisch 9 über eine vertikale Welle über ein
Schwenklager 8 gedreht werden kann, das auf dem Chassisrahmen 4 vorgesehen ist. Ein sich
horizontal erstreckender Stift 10 ist auf diesem Drehtisch 9 vorgesehen. Wie in Figur 2 gezeigt
ist, ist ein Gewichtsabfühlzylinder 11, der später noch beschrieben wird, schwenkbar mit dem
Zwischenteil des Stiftes 10 verbunden. Schwenkarme 12 sind mit denjenigen Teilen des Stiftes
10 schwenkbar verbunden, die sich auf beiden Seiten des Gewichtsabfühlzylinders 11 und im
gleichen Abstand von diesem befinden. Ein Ausgleichszylinder 13 ist gleitbar in dem
Gewichtsabfühlzylinder 11 eingepaßt und an seinem oberen Ende an einem Ausgleichsrahmen 14
befestigt. Eine an einem in dem Ausgleichszylinder 13 vorgesehenen Kolben 15 befestigte
Kolbenstange 16 ragt nach oben durch eine Bohrung, die in dem Ausgleichsrahmen 14
vorgesehen ist, und ist schwenkbar an ihrem oberen Ende mit einem unteren Arm 18 eines
rhombischen Gelenkes oder eines parallelen Gelenkmechanismus 17 über einen Stift 19
verbunden, der parallel zum Stift 10 auf dem Drehtisch 9 vorgesehen ist. Bremsstangen 21 von
Luftbremsen 20 sind schwenkbar mit denjenigen Teilen des Stiftes 19 verbunden, die sich auf
beiden Seiten des mit der Kolbenstange verbundenen Punktes darauf befinden und sich in
gleichem Abstand von diesem befinden, und die Bremsstangen 21 gehen durch Luftbremszylinder
22, die an dem Ausgleichsrahmen 14 befestigt sind. Jede dieser Luftbremsen 20 besteht aus einer
bekannten Luftbremse, die geeignet ausgestaltet ist, um die Bremsstange 21 freizugeben, wenn
sie komprimierte Luft aufnimmt, und die Bremsstange durch die Kraft einer Feder zu steuern,
wenn die Zufuhr der komprimierten Luft zu dieser angehalten wird.
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Jeder der Schwenkarme 12, die mit dem auf dem Drehtisch 9 vorgesehenen horizontalen
Stift 10 schwenkbar verbunden sind, ist so ausgestaltet, daß er sich zuerst diagonal nach
rückwärts vom Stift 10 erstreckt und dann senkrecht nach oben, und obere und untere Arme 18
und 25 des Rhombusgelenkes 17 sind schwenkbar mit denjenigen Teilen des Schwenk- bzw.
Schwingarmes 12 verbunden, die sich in der Nachbarschaft ihrer oberen Enden erstrecken über
zwei Schwenkstifte 23, 24, welche eine kürzere Seite desselben Gelenks 17 bilden. Diese
Schwenkstifte 23, 24 befinden sich parallel zu dem horizontalen Stift 10 auf dem Drehtisch 9 und
dem Stift 19, über welchen die Kolbenstange 16 und der untere Arm 18 schwenkbar verbunden
sind, und sie sind auf der im wesentlichen selben vertikalen Ebene angeordnet. Eine Stange 26
ist an ihrem einen Ende schwenkbar mit dem unteren Schwenkstift 24 verbunden und an ihrem
anderen Ende mit dem Drehtisch 9, wodurch die Stange 26 den Schwingarm 12 über den unteren
Stift 24 so zieht, daß der Schwingarm 12 infolge einer Last nicht um den auf dem Drehtisch 9
vorgesehenen horizontalen Stift 10 gedreht wird.
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Ein Stützrahmen 27 ist schwenkbar mit den Vorderenden der oberen und unteren Arme
25, 18 des Rhombusgelenkes über horizontale Stifte 28, 29 verbunden. Die Punkte, an welchen
der Stützrahmen 27 und die oberen und unteren Arme 25, 18 schwenkbar verbunden sind,
befinden sich in derselben vertikalen Ebene, und der Abstand zwischen diesen Punkten der
Schwenkverbindung der Arme 25, 18 ist gleich dem der Schwenkpunktverbindung derselben mit
dem Schwingarm 12. Dementsprechend bilden die oberen und unteren Arme 25, 18, der
Schwingarm 12 und der Stützrahmen 27 das rhombische bzw. rautenförmige Gelenk.
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Eine vertikale Welle 30 ist an dem vorderen Teil des Stützrahmens 27 befestigt, und ein
Gleitarm 31 ist in der Lage, in der horizontalen Richtung zu dieser vertikalen Welle 30 zu drehen.
Der Gleitarm 31 ist mit einer Luftbremse 32 versehen, die aus einer bekannten Luftbremse
besteht, die auf der vertikalen Welle 30 arbeiten kann. Die Luftbremse ist geeignet derart
ausgestaltet, um den Gleitarm 31 frei schwenkbar bzw. oszillierbar einzustellen, wenn er die
Zufuhr komprimierter Luft aufnimmt, und die vertikale Welle durch die Kraft einer Feder zu halten
und ihre Steuerkraft anzuzeigen, wenn die Zufuhr von komprimierter Luft angehalten wird.
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Der Gleitarm 31 besteht aus drei, im Querschnitt rechteckigen, teleskopartig
verlängerbaren Armen, d.h. einem ersten, einem zweiten und einem dritten Arm 33, 34, 35.
Armbremsstangen 36, 37 sind an den Vorderenden der unteren Teile der zweiten und dritten Arme 34 und
35 angebracht, um sich parallel zu ihrer Erstreckungs- und Berührungsrichtung zu erstrecken.
Diese Arme 34, 35 gehen durch die Luftbremsen 38, 39, die auf dem ersten Arm 33 vorgesehen
sind. Die Luftbremsen 38, 39 sind geeignet ausgestaltet, um die Bewegungen der Stangen 36,
37 zu steuern, wenn sie die Zufuhr komprimierter Luft aufnehmen, und sie bestimmen die Länge
der Erstreckung der Gleitarme 34, 35. Der Gleitarm 31 ist an seinem Vorderende mit einem
Stützteil für einen Gegenstand oder einem Halteteil (nicht dargestellt) für einen Gegenstand
versehen.
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Der Ausgleichszylinder 13 wird nun im einzelnen beschrieben. Gemäß Darstellung in Figur
2 wird ein nicht kompressibles Fluid 40 in einem Zylinderkörper des Gewichtsabtastzylinders 11
gehalten, der schwenkbar mit dem horizontalen Stift 10 verbunden ist, welcher auf dem Drehtisch
9 vorgesehen ist, und der untere Teil des Ausgleichszylinders 13 bildet einen Kolben 41, der in
dem Gewichtsabtastzylinder 11 so eingepaßt ist, daß er das inkompressible Fluid einschließt. Ein
Ausgleichskolben 15 ist in geeigneter Weise in dem Ausgleichszylinder 13 eingepaßt und nimmt
ein vorbestimmtes Niveau von Luftdruck in einer Zylinderkammer 42 auf, um den unteren Arm 18
des rhombusförmigen Gelenkes an seiner Schwenkverbindungsstelle mit der Kolbenstange 16
über dieselbe Kolbenstange 16 zu haltern. Das Steuern des Druckes der zu der Kammer 42 des
Ausgleichszylinders 13 zugeführten Luft wird nachfolgend beschrieben. Der Kolben 41, der aus
dem unteren Teil des Ausgleichszylinders 42 besteht, hat denselben Durchmesser wie der
Ausgleichskolben 15. Ein Steuerschrank 45 ist auf der Rückseite der Schwingarme 12
vorgesehen, um eine Lastausgleichsvorrichtung 100 zu steuern (siehe Figur 1).
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Der Betrieb der Lastausgleichsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun
in Verbindung mit ihrer Steuerschaltung beschrieben. Wie in Figur 1 gezeigt, ist wird die Last
eines Gegenstandes, die auf dem vorderen Endteil des Gleitarmes 31 angeordnet ist, auf die
Kolbenstange 16 des Ausgleichszylinders 13 über den unteren Arm 18 des rhombusförmigen
Gelenkes 17 aufgebracht. Wenn die Zufuhr von komprimierter Luft zu der Luftbremse 20
angehalten wird, steuert der Bremszylinder 22 die Bremsstange 21. Folglich wird die Last über
den Ausgleichsrahmen 14 auf den Ausgleichszylinder 13 übertragen, und der Kolben 14 an dem
unteren Teil des Ausgleichszylinders 13 drückt das inkompressible Fluid 40 in den
Gewichtsabfühlzylinder 11, um einen Referenzdruck P zu erzeugen, welcher der Last des Gegenstandes
entspricht. Dieser Referenzdruck P wird zu einem Präzisionsreduzierventil 50 überführt, und die
zu dem Präzisionsreduzierventil 50 zugeführte komprimierte Luft wird auf einen Druck
entsprechend dem Referenzdruck P reguliert, wobei die druckregulierte Luft von einer Quelle 60
für komprimierte Luft zum Inneren der Kammer 42 des Ausgleichszylinders 13 zugeführt wird.
Somit nimmt der Ausgleichszylinder 13 konstant eine Reaktionskraft auf, welche der Last des
Gegenstandes entspricht, der auf dem vorderen Endteil des Gleitarmes 33 angeordnet ist, und
zwar über das rhombusartige Gelenk 17, den Stützrahmen 27 und den Gleitarm 31, so daß der
Gegenstand im wesentlichen gewichtslos gehalten werden kann.
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Das Steuern der Lastausgleichsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung, die
mit einer Steuerschaltung 90 gezeigt ist, wird nun beschrieben. Wenn ein manuelles
Ausgleichswählventil 51 von einer Positon 51A in eine Position 51B geschaltet wird, steuert die komprimierte
Luft in den Luftbremsen 20, die am Ausgleichsrahmen 14 befestigt sind, die Stangen 21 bezüglich
des Ausgleichsrahmens 14 infolge der Kraft einer Feder.
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Wenn dann ein Gegenstand auf das vordere Endteil des Gleitarmes 33 angeordnet wird,
drückt die Last des Gegenstandes das inkompressible Fluid 40 in den Gewichtsabtastzylinder 11
über den unteren Arm 18 des rhombusartigen Gelenkes, den Stift 19, die Luftbremsen 20, den
Ausgleichsrahmen 14 und den Ausgleichszylinder 13, um in diesen einen Referenzdruck P für die
Luft zu
erzeugen, die dem Ausgleichszylinder 13 zugeführt werden soll. Dieser Referenzdruck P
wird einem Präzisionsreduzierventil 50 übermittelt, welches entsprechend den Druck der Luft
steuert, die aus einer Quelle für komprimierte Luft 60 zu dem Ausgleichszylinder 13 zugeführt
wird. Wenn das manuelle Auswahlventil 51 dann in Betrieb gesetzt wird, um die komprimierte Luft
aus der Quelle 60 für komprimierte Luft zu den Luftbremsen 20 zuzuführen, lösen die Luftbremsen
20 die Kolbenstangen 21. Komprimierte Luft, deren Druck der Last des Gegenstandes entspricht,
wird auch aus dem Präszisionsreduzierventil 50 zu dem Ausgleichszylinder 13 zugeführt, und
diese komprimierte Luft haltert den unteren Arm 18 des rhombusartigen Gelenkes über den
Kolben 15 und die Kolbenstange 16 des Ausgleichszylinders 13. Ein automatisches Auswahlventil
57 nimmt den Luftdruck auf, welches zu dieser Zeit aus einer Position 57A in eine Position 57B
geschaltet werden muß, wodurch der Referenzdruck P von dem Gewichtsabtastzylinder 11
abgeschaltet wird. Dementsprechend wird dieser Referenzdruck P konstant auf das
Präzisionsreduzierventil 50 aufgebracht. Somit wird der Gegenstand, der auf dem vorderen Endteil des
Gleitarmes 33 aufgebracht ist, zusammen mit dem Gewicht des Gleitarmes 33 im wesentlichen
gewichtslos.
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Die manuellen Ventile 52, 53 werden dann in Betrieb gesetzt, um eine Bremse für den
Drehtisch 9 zu lösen oder zu betätigen, um die Drehposition in der horizontalen Richtung des
Armes 17 und der Bremsen 38, 39 einzustellen, die mit den Stangen 36, 37 in Eingriff sind,
welche am Gleitarm 33 befestigt sind, um die Längen der Gleitarme 34, 35 zu bestimmen.
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Eine Sicherheitskontrolltätigkeit, die ausgeführt werden muß, wenn eine Überlast bei einem
Laststützsystem auftritt, d.h. auf dem rhombusartigen Gelenk 17, dem Stützrahmen 27 und dem
Gleitarm 33, wird nun beschrieben.
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Wenn eine Last, die schwerer ist als erlaubt, auf den Gleitarm 33 in der
Lastausgleichsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung aufgegeben wird, übersteigt der Druck in dem
Gewichtsabfühlzylinder 11 ein zulässiges Niveau. Wenn ein Steuerventil 56, welches fortlaufend
den Druck in dem Gewichtsabfühlzylinder 11 überwacht, einen Überdruck feststellt, wird
komprimierte Luft aus der Quelle 60 für komprimierte Luft zu einer Schaltung für die Luftbremsen
20 geschickt, um die Luftbremsen 20 zu lösen und den Gegenstand auf die Bodenoberfläche
zurückzuführen, so daß die Sicherheit der Vorrichtung garantiert werden kann.