ES2213402T3 - Manipulador hidraulico. - Google Patents

Abstract

Manipulador hidráulico con un circuito hidráulico cerrado, un elemento de accionamiento para la introducción de un movimiento de accionamiento al circuito hidráulico y un elemento de ajuste para la salida de un movimiento del elemento de salida de fuerza del circuito hidráulico, caracterizado porque el elemento de accionamiento es una bomba hidráulica con dos direcciones de transporte, que se comunica directamente con el elemento de ajuste, y porque los movimientos de accionamiento en el árbol motor (29) de la bomba hidráulica (2) se pueden introducir como movimiento giratorio, así como porque para la compensación automática de cambios del volumen por cambios de temperatura debido a pérdidas y/o a la compresión se prevén elementos que presentan un acumulador hidráulico de sobrepresión solicitado, conectado directamente al circuito hidráulico, o elementos de muelle que actúan sobre componentes del elemento de ajuste.

Description

Manipulador hidráulico.

La invención trata de un manipulador hidráulico según el preámbulo de la reivindicación 1.

Del documento DE3228655C2 se conoce un dispositivo de accionamiento hidráulico para mover garras de sujeción, dispuestas distanciadas, para tubos de lanzamiento de cohetes. En este conocido dispositivo de accionamiento se trata de un circuito hidráulico cerrado sin unidad de acumulación de presión. El accionamiento se introduce manualmente con una palanca a un cilindro maestro del circuito hidráulico. El cilindro maestro se encuentra en el interior de un vehículo blindado y se comunica hidráulicamente con un cilindro de trabajo dispuesto fuera del vehículo, cuyo pistón actúa, a su vez, mediante varillas sobre las garras de sujeción. El accionamiento del cilindro maestro mediante una palanca va unido a desventajas ergonómicas y tiene limitaciones en cuanto a la resolución y a multiplicación de la fuerza.

Del documento DE3536858C1 se conoce un control, accionado mediante una bomba hidráulica, para el accionamiento de puntería de un arma que contiene un circuito de puntería manual, un circuito de puntería mediante fuerza y un circuito de estabilización, entre otros, y en el que con el fin de evitar el salto de conexión durante el cambio de modo de funcionamiento y de disminuir el elevado gasto hidráulico de tales dispositivos, se incluye una servoválvula en los conductos se suministro, cuya disposición de servicio se establece mediante una válvula de conmutación controlada eléctricamente. Se prevé montar esta instalación en vehículos blindados y no resulta adecuada, por ejemplo, para el uso en un arma antitanque.

La invención tiene el objetivo de crear un manipulador hidráulico especialmente económico que posibilite una manipulación ergonómica y un buen comportamiento de transmisión, así como que esté especialmente en condiciones de compensar de manera permisible la influencia de las oscilaciones de temperatura que aparecen durante el uso.

Este objetivo se alcanza, según la invención, mediante las características de la reivindicación 1.

El manipulador según la invención usa un movimiento de accionamiento giratorio que presenta ventajas en cuanto a la exactitud de movimiento, que se puede lograr, y a la aplicación de fuerza en la salida del manipulador, especialmente si en la salida se necesitan grandes fuerzas y movimientos muy exactos. Algunos ejemplos de tales situaciones son un volante de vehículos de motor, un timón de barco, una rueda de manivela para el desplazamiento de un carro de máquina herramienta, un alzador de carro, un torno de cable, un botón giratorio para el ajuste de ángulo de un teodolito o de un telescopio, una empuñadura giratoria de control de aceleración en una motocicleta o un botón giratorio de volumen en un radio.

Otra ventaja del manipulador según la invención es, si se seleccionan adecuadamente los componentes, la posibilidad de mantener reducida la necesidad de espacio, el peso y los costos de fabricación. La transmisión del manipulador se puede construir de manera opcional y también puede presentar valores muy grandes, lo que provoca una mayor exactitud de posicionamiento y más elevadas fuerzas de salida. En lugar de una introducción manual del movimiento de accionamiento, también se puede usar un motor eléctrico unido, por ejemplo, directamente sin interconectar un engranaje al árbol motor del manipulador.

Variantes ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones secundarias.

Ejemplos de realización de la invención se explican detalladamente mediante el dibujo.

Fig. 1 muestra un esquema de conexiones hidráulicas por símbolos de un manipulador,

Fig. 2a a Fig. 2d muestran elementos de compensación de cambios del volumen de líquido en un manipulador,

Fig. 3 muestra un manipulador que presenta un estrangulador para la optimización de la característica de amortiguación,

Fig. 4 muestra un manipulador con un desvío conectable para el desplazamiento rápido,

Fig. 5 muestra un manipulador con elementos para la fijación del accionamiento o del elemento accionado y

Fig. 6 muestra la aplicación de un manipulador en un arma antitanque móvil.

El manipulador hidráulico, mostrado en la figura 1, consta de un circuito hidráulico cerrado 1 con una bomba hidráulica 2, una empuñadura giratoria 3, un elemento 4 de ajuste, un elemento 4 de acoplamiento y conductos hidráulicos 7. Las flechas de dirección de movimiento 7 y 8 muestran el movimiento, que entra por la empuñadura giratoria 3 al manipulador, y el movimiento que sale del manipulador por el elemento 4 de acoplamiento.

En el caso de la bomba hidráulica 2 se trata de una bomba de suministro constante con dos direcciones de transporte. En lugar de la bomba de suministro constante, también resulta posible usar una bomba de desplazamiento variable. La empuñadura giratoria 3 se une al árbol motor de la bomba hidráulica 2 mediante un acoplamiento de deslizamiento. La relación de transmisión entre la empuñadura giratoria 3 y el árbol motor es 1:1 en esta comunicación directa, pero también se puede diseñar opcionalmente mediante un engranaje intercalado. La empuñadura giratoria 3 se acciona manualmente en el ejemplo mostrado para lograr un desplazamiento en el lado de la salida del elemento 5 de acoplamiento. El accionamiento de la empuñadura giratoria también puede correr a cargo de un elemento de accionamiento cualquiera, por ejemplo, un motor eléctrico.

La corriente de transporte de aceite de la bomba hidráulica 2, forzada al accionarse la empuñadura giratoria 3, provoca un movimiento del elemento 5 de acoplamiento a través de los conductos hidráulicos 6 en la salida del elemento 4 de ajuste. En el ejemplo mostrado en la figura 1, el elemento 4 de ajuste consta de dos cilindros 9 de émbolo buzo que actúan en dirección contraria entre sí y que disponen de un pistón 10, común a ambos cilindros de émbolo buzo. El pistón 10 representa el elemento de salida de fuerza del manipulador, con el elemento 5 de acoplamiento que actúa como interfaz mecánica con los elementos externos.

En lugar de los dos cilindros de émbolo buzo, que actúan en dirección contraria, con un pistón común, el elemento 4 de ajuste también puede presentar otras configuraciones, por ejemplo, como cilindro hidráulico de acción doble con un movimiento de salida traslatorio, giratorio o combinado traslatorio y giratorio. Además, también es posible una configuración del elemento 4 de ajuste como motor hidráulico de desplazamiento variable con dos direcciones de corriente y un movimiento de salida giratorio.

En el circuito hidráulico cerrado 1 pueden ocurrir cambios de volumen del líquido hidráulico debido a cambios de temperatura, pérdidas o compresión, los que modifican la corriente de transporte ajustada con la bomba hidráulica. En las figuras 2a-2d se muestran elementos para la compensación automática de estos cambios de volumen.

La figura 2a muestra un complemento del circuito hidráulico 1 mediante un acumulador hidráulico 12 de depresión que en caso de una disminución del volumen en el circuito hidráulico alimenta líquido hidráulico al circuito hidráulico 1 a través de válvulas 11 de sobrepresión. El acumulador hidráulico 12 de depresión se puede rellenar a través de un filtro 13 y una válvula 11 de sobrepresión.

La figura 2b muestra un complemento del circuito hidráulico 1 mediante un acumulador hidráulico 14 de depresión que en caso de una reducción del volumen en el circuito hidráulico alimenta líquido hidráulico al circuito hidráulico 1 a través de una membrana 19 sometida a presión. Con este fin, la membrana 19 se solicita en el acumulador mediante una capa de gas de aproximadamente 70 bar.

La figura 2c muestra en el circuito hidráulico 1 un cambio del elemento 4 de ajuste. Uno de los dos cilindros 9 de émbolo buzo del elemento 4 de ajuste se apoya de forma flotante en el pistón 10 debido a la actuación de un muelle mecánico 15 de presión sobre éste. El muelle 15 de presión y el otro cilindro 9 de émbolo buzo se apoyan en un alojamiento rígido 16.

La figura 2d muestra, como en la variante anterior, el uso de un muelle mecánico 16 de presión para la compensación de volumen en el circuito hidráulico 1. El muelle 15 de presión se introduce en esta solución entre las mitades de un pistón 18 dividido con este fin. En la figura 2d se muestra, como elemento 4 de ajuste, un cilindro hidráulico 17 de dos lados. La solución se puede usar también en otros cilindros hidráulicos, por ejemplo, en el sistema de cilindros de émbolo buzo mostrado antes.

El manipulador, representado en la figura 3, ha integrado un estrangulador desplazable 20 al circuito hidráulico 1, con el que se puede influir en la característica de amortiguación. Este elemento se puede usar para mejorar la ergonomía en ajustes finos.

Además, la figura 3 muestra los elementos, descritos antes para la figura 2, para la compensación del volumen de líquido hidráulico, compuestos por un acumulador hidráulico 12 de depresión y válvulas 11 de sobrepresión. El circuito hidráulico mostrado posee además dos válvulas 21 de limitación de presión que ofrecen de forma económica una protección contra la sobrepresión en ambas direcciones de giro del manipulador, en lugar de un acoplamiento de deslizamiento dispuesto en la empuñadura giratoria 3.

Se debe señalar que el estrangulador desplazable 20, a diferencia del manipulador representado en la figura 3, se puede usar sin limitaciones tanto sin los elementos para la compensación de volumen, mostrados en la figura 3, como sin las válvulas 21 de limitación de presión para la característica de amortiguación, también representadas.

El manipulador, mostrado en la figura 4, se corresponde con el manipulador descrito antes para la figura 3, excepto un desvío 22 adicional a través de la bomba hidráulica 2, que se puede conectar o desconectar desde una válvula 23 de conexión. En caso de que el desvío 22 esté desconectado, es decir, cerrado, es posible un desplazamiento rápido entre el accionamiento y la salida de fuerza del manipulador, respecto al caso de que el desvío 22 esté conectado, es decir, abierto.

Si el accionamiento o el elemento de salida de fuerza se deben fijar en una posición determinada, entonces se puede interrumpir con este fin el circuito hidráulico 1 mediante una válvula 24 de conexión. Otros accionamientos de la bomba hidráulica 2 después de la interrupción del circuito hidráulico 1 quedan sin efecto mediante una válvula 25 de limitación de presión, conectada en paralelo con la válvula 24 de conexión y que alimenta el acumulador hidráulico 12 de depresión. Si se debe eliminar de nuevo la fijación, esto se puede lograr mediante la apertura de la válvula 24 de conexión.

La figura 6 muestra el uso del manipulador, según la invención, en un arma antitanque 26 móvil. El manipulador sirve para la ejecución manual del movimiento de puntería de elevación del arma antitanque. Cuando se apunta, se acciona en dirección cambiante el árbol motor 29 de la bomba hidráulica 2, no reconocible en la figura 6, en correspondencia con el proceso de tomar puntería, mediante la empuñadura giratoria 3 del manipulador integrado en la base 27 del arma antitanque. Las dos conexiones de la bomba hidráulica 2 se unen al elemento 4 de ajuste, situado fuera en la base, que actúa sobre la rampa de lanzamiento 28 a través del elemento 5 de acoplamiento y que la bascula cuando se acciona la empuñadura giratoria 3 alrededor del eje de giro de elevación. El elemento 4 de ajuste consta de cilindros 9 de émbolo buzo que actúan en sentido contrario y en los que se desliza un pistón 10 común.

Todos los conductos hidráulicos 6 están contenidos en la base 27, conformada como pieza fundida de precisión en forma de caja. La mayoría de los componentes del circuito hidráulico 1, como válvulas, estranguladores y filtros, son componentes miniaturizados con un tamaño de aproximadamente 6 mm de diámetro y 27 mm de longitud y se integran en la pieza fundida de precisión mediante una técnica de introducción a presión.

La base 27 contiene, adicionalmente a los componentes descritos antes, la amortiguación acimutal y el apoyo acimutal, realizados de la manera convencional y que no son objeto de la presente invención.

La empuñadura giratoria 3 se configura en esta aplicación como empuñadura de puntería de elevación y consta de las partes siguientes: empuñadura, apoyo, estructura, árbol y acoplamiento de deslizamiento. El acoplamiento de deslizamiento se usa como protección contra la sobrecarga en ambas direcciones de trabajo. La función del acoplamiento de deslizamiento se puede realizar también hidráulicamente, ahorrando más peso mediante válvulas de limitación de la presión, véase a este respecto la figura 3. El uso de un acoplamiento de deslizamiento tiene en este caso de aplicación la ventaja de ser más económico.

La relación de transmisión de los movimientos del árbol motor de la bomba hidráulica 2 y del elemento 5 de acoplamiento se optimizan respecto a las propiedades de toma de puntería mediante una selección correspondiente de los componentes del circuito hidráulico 1. La posición del eje de giro de la agarradera de puntería de elevación se puede seleccionar opcionalmente en la base 27 usando el manipulador según la invención. Ésta se ha optimizado según aspectos ergonómicos y se dispone rígida en la base 27.

En comparación con las armas antitanque, que ejecutan el movimiento de elevación mediante un engranaje de puntería mecánico, el uso del manipulador según la invención provoca un gasto técnico y financiero menos. Si la disposición tridimensional en el espacio de la agarradera de puntería de elevación, necesaria desde el punto de vista ergonómico, y la transmisión del movimiento de salida, generado en esa empuñadura de puntería de elevación, hacia la rampa 28 del arma antitanque se resuelven económicamente sólo mediante un guiado correspondiente de los conductos hidráulicos en la base 27 en caso de usarse el manipulador según la invención.

Debido al principio hidráulico, se puede alcanzar una mayor rigidez del engranaje, un mejor comportamiento de amortiguación y una fricción menor respecto a un engranaje puramente mecánico. Todas las ventajas, mencionadas antes, provocan una mejora de la calidad de la puntería. Además, mediante las libertades constructivas, obtenidas con el manipulador hidráulico, se pueden vincular ventajas especiales como, por ejemplo, la reducción del apoyo de elevación duplicando su apoyo o situando más alto el eje de elevación.

Claims (7)

1. Manipulador hidráulico con un circuito hidráulico cerrado, un elemento de accionamiento para la introducción de un movimiento de accionamiento al circuito hidráulico y un elemento de ajuste para la salida de un movimiento del elemento de salida de fuerza del circuito hidráulico, caracterizado porque el elemento de accionamiento es una bomba hidráulica con dos direcciones de transporte, que se comunica directamente con el elemento de ajuste, y porque los movimientos de accionamiento en el árbol motor (29) de la bomba hidráulica (2) se pueden introducir como movimiento giratorio, así como porque para la compensación automática de cambios del volumen por cambios de temperatura debido a pérdidas y/o a la compresión se prevén elementos que presentan un acumulador hidráulico de sobrepresión solicitado, conectado directamente al circuito hidráulico, o elementos de muelle que actúan sobre componentes del elemento de ajuste.

2. Manipulador hidráulico según la reivindicación 1, caracterizado porque se prevé un acoplamiento de deslizamiento como protección contra sobrecarga.

3. Manipulador hidráulico según la reivindicación 1, caracterizado porque al circuito hidráulico (1) cerrado para la compensación de los cambios de volumen del líquido hidráulico se conecta un acumulador hidráulico (14) de sobrepresión con una capa interna de gas a presión.

4. Manipulador hidráulico según la reivindicación 3, caracterizado porque el acumulador hidráulico (14) de sobrepresión presenta una membrana (19), sobre la que actúa la capa de gas a presión.

5. Manipulador hidráulico según la reivindicación 1, caracterizado porque para la compensación de cambios de volumen se aloja de forma flotante un cilindro (9) de émbolo buzo del elemento (4) de ajuste y se apoya en su eje longitudinal mediante un muelle (15) de presión contra un alojamiento (16) rígido.

6. Manipulador hidráulico según la reivindicación 1, caracterizado porque para la compensación de cambios de volumen se usa en el cilindro hidráulico un pistón (18) dividido, cuyas dos mitades se separan entre sí a presión mediante un muelle (15) de presión contra la presión del líquido en el circuito hidráulico (1) cerrado.

7. Manipulador hidráulico según la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento (4) de ajuste se configura como cilindro hidráulico (17) de acción doble o como un sistema de cilindro de émbolo buzo.