BE1031201B1 - Scissor lift with assistance - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de levage utilisant un mécanisme de ciseaux comprenant un mécanisme d'assistance pour le démarrage du processus de levage. Le mécanisme d'assistance comprend un système de décalage qui permet au mécanisme d'assistance et au bras des ciseaux d'être entraînés par un seul axe.The invention relates to a lifting device using a scissor mechanism comprising an assist mechanism for starting the lifting process. The assist mechanism includes an offset system that allows the assist mechanism and scissor arm to be driven by a single axle.
Description
1 BE2022/60911 BE2022/6091
Appareil de levage à ciseaux avec assistanceScissor lift with assistance
L'invention concerne le domaine des plates-formes élévatrices à ciseaux, en particulier les plates-formes élévatrices compactes à ciseaux permettant de soulever des charges importantes par surface.The invention relates to the field of scissor lifts, in particular compact scissor lifts for lifting large loads per surface.
Les plates-formes élévatrices à ciseaux sont bien connues pour lever ou abaisser sélectivement des objets afin de faciliter leur chargement/déchargement. Par exemple, dans le domaine de l'impression, les plates-formes élévatrices à ciseaux sont utilisées à l'intérieur des "unités d'empilage" pour faciliter l'empilage des feuilles de papier ou des livrets. La plateforme de l'élévateur à ciseaux est initialement insérée dans l'empileur et reçoit les feuilles qui ont été traitées dans des unités voisines connectées (imprimante, plieuse, découpeuse,...). La plate-forme de l'élévateur à ciseaux commence en position haute (pour être proche de la sortie du papier) et s'abaisse lentement lors de l'accumulation de papier sur la pile. Une fois entièrement chargé, l'élévateur à ciseaux est extrait de l'empileur, et un opérateur doit prendre la pile. Pour des raisons d'ergonomie, la plate-forme est relevée pour faciliter cette opération. Une fois vidée, la plate-forme à ciseaux est réinsérée dans l'empileur et un nouveau cycle est lancé. Le mouvement vertical de la plate- forme est réalisé à l'aide d'un mécanisme à bras ciseaux.Scissor lifts are well known for selectively raising or lowering objects for easier loading/unloading. For example, in the printing field, scissor lifts are used inside "stacking units" to facilitate the stacking of sheets of paper or booklets. The scissor lift platform is initially inserted into the stacker and receives the sheets that have been processed in neighboring connected units (printer, folder, die-cutter, etc.). The scissor lift platform starts in the high position (to be close to the paper exit) and slowly lowers as paper accumulates on the stack. Once fully loaded, the scissor lift is removed from the stacker, and an operator must pick up the stack. For ergonomic reasons, the platform is raised to facilitate this operation. Once emptied, the scissor platform is reinserted into the stacker and a new cycle is started. The vertical movement of the platform is achieved using a scissor arm mechanism.
En ce qui concerne le principe général des élévateurs à ciseaux, ils comprennent au moins deux éléments allongés reliés entre eux au niveau ou à proximité de leur point médian (comme des ciseaux) au niveau d'un point de pivot. En général,When it comes to the general principle of scissor lifts, they comprise two or more elongated members connected together at or near their midpoint (like scissors) at a pivot point. In general,
2 BE2022/6091 deux ensembles parallèles sont disposés pour plus de stabilité. Dans une position basse, les éléments allongés sont proches d'une position horizontale parallèle, tandis que dans une position haute, les éléments allongés sont proches d'une position verticale parallèle. L'extrémité supérieure des éléments allongés supporte la plate-forme de l'ascenseur tandis que l'extrémité inférieure d'au moins un élément allongé est reliée à un moteur conçu pour déplacer horizontalement ladite extrémité de l'élément allongé. Le moteur entraîne généralement une vis-mère horizontale qui imprime un mouvement horizontal à une traverse (ou poutre transversale) reliée aux extrémités inférieures de l'un des éléments allongés. Les extrémités des éléments allongés peuvent ainsi être rapprochées l'une de l'autre, ce qui a pour effet de soulever la plate-forme, ou éloignées l'une de l'autre, ce qui a pour effet de faire descendre la plate- forme.2 BE2022/6091 two parallel sets are arranged for greater stability. In a low position, the elongated elements are close to a parallel horizontal position, while in a high position, the elongated elements are close to a parallel vertical position. The upper end of the elongated members supports the elevator platform while the lower end of at least one elongated member is connected to a motor configured to horizontally move said end of the elongated member. The motor generally drives a horizontal lead screw which imparts horizontal movement to a crosspiece (or transverse beam) connected to the lower ends of one of the elongated elements. The ends of the elongated elements can thus be brought closer to each other, which has the effect of lifting the platform, or moved away from one another, which has the effect of lowering the platform. shape.
Chaque élément allongé peut être prolongé par une autre série d'éléments allongés également reliés en leur milieu pour augmenter le déplacement vertical de la plateforme sans augmenter l'encombrement de l'élévateur. En effet, de telles plates-formes ciseaux doivent être compactes pour s'intégrer dans l'empileur. L'empileur étant un élément d'une chaîne d'éléments le long de laquelle circule le papier, il n'est pas possible de modifier sa configuration.Each elongated element can be extended by another series of elongated elements also connected in the middle to increase the vertical movement of the platform without increasing the bulk of the elevator. Indeed, such scissor platforms must be compact to fit into the stacker. The stacker being an element of a chain of elements along which the paper circulates, it is not possible to modify its configuration.
Le papier est lourd, et ces élévateurs à ciseaux doivent être capables de soulever de lourdes charges par unité de surface.Paper is heavy, and these scissor lifts must be able to lift heavy loads per unit area.
Le mécanisme d'un tel élévateur est basé sur la transformation d'une force horizontale en une force verticale. La force la plus élevée est requise au début du mouvement ascendant. Cette étape d'initiation est difficile. C'est pourquoi l'ascenseurThe mechanism of such a lift is based on the transformation of a horizontal force into a vertical force. The highest force is required at the start of the upward movement. This initiation stage is difficult. This is why the elevator
3 BE2022/6091 n'est jamais complètement effondré et un angle minimum de 8° est généralement maintenu.3 BE2022/6091 is never completely collapsed and a minimum angle of 8° is generally maintained.
Des ascenseurs ont été développés où le mécanisme est divisé en deux phases, une phase de levage, pour assister la phase d'initiation, et une phase de translation pour terminer le mouvement ascendant.Elevators have been developed where the mechanism is divided into two phases, a lifting phase, to assist the initiation phase, and a translation phase to complete the upward movement.
Le document US 9,310,753 explique le principe de tels mécanismes élévateurs. Pour assister la phase initiale du mouvement ascendant de l'ascenseur, un ensemble d'assistance à ressort est agencé pour exercer, lorsque la plate-forme est dans sa position basse, une tension de traction dui se transmet à un bras équipé d'un rouleau qui pousse la plate- forme vers le haut. Alternativement, au lieu d'un ressort, le bras d'assistance peut être entraîné (poussé au lieu d'être tiré par le ressort) par l'avant d'un chariot coulissant qui exerce une force sur le bras d'assistance, jusqu'à un point où l'arrière du chariot coulissant entre en contact avec l'extrémité de l'élément allongé et le tire vers l'avant pour entraîner le mouvement ascendant restant de l'ascenseur. Ce mécanisme d'assistance est généralement efficace pour des angles compris entre 8° et 21°.Document US 9,310,753 explains the principle of such lifting mechanisms. To assist the initial phase of the upward movement of the elevator, a spring assistance assembly is arranged to exert, when the platform is in its low position, a traction tension dui is transmitted to an arm equipped with a roller which pushes the platform upwards. Alternatively, instead of a spring, the assist arm may be driven (pushed instead of pulled by the spring) by the front of a sliding carriage which exerts force on the assist arm, up 'at a point where the rear of the sliding carriage contacts the end of the elongated member and pulls it forward to drive the remaining upward movement of the elevator. This assistance mechanism is generally effective for angles between 8° and 21°.
US2003/0075657A1 divulgue un élévateur à ciseaux avec une vis- mère (et un actionneur) reliée à un chariot avec des rouleaux qui sont disposés pour rouler sur une rampe tout en entrant en contact avec une surface de came montée sur un premier bras des ciseaux lors de la phase initiale du mouvement d'élévation, communiquant ainsi un mouvement vers le haut au dit bras. Le chariot supporte également une tige pour conférer un mouvement horizontal au second bras des ciseaux. Un mécanisme de décalage (liaison coulissante) sur le chariotUS2003/0075657A1 discloses a scissor lift with a lead screw (and actuator) connected to a carriage with rollers which are arranged to roll on a ramp while contacting a cam surface mounted on a first arm of the scissors during the initial phase of the elevation movement, thus communicating an upward movement to said arm. The carriage also supports a rod to provide horizontal movement to the second arm of the scissors. A shift mechanism (sliding linkage) on the carriage
4 BE2022/6091 permet aux rouleaux de se déplacer d'abord, jusqu'à atteindre une butée qui permet au chariot d'agir ensuite sur la tige ou la traverse.4 BE2022/6091 allows the rollers to move first, until reaching a stop which allows the carriage to then act on the rod or crosspiece.
Dans ce dispositif, le chariot est plutôt encombrant et occupe un espace important à la base du système. La position des cames, proche des points de pivotement des bras, entraîne un "effet de levier” inefficace. De plus, pour une charge élevée, les {forces exercées sur de tels mécanismes sont très importantes et la multiplicité des pièces entraîne une multiplication des points de faiblesse de défaillance potentielle.In this device, the cart is rather bulky and takes up a significant amount of space at the base of the system. The position of the cams, close to the pivot points of the arms, results in an ineffective "leverage effect". Furthermore, for a high load, the forces exerted on such mechanisms are very significant and the multiplicity of parts leads to a multiplication of the weak points of potential failure.
Le demandeur a donc jugé nécessaire de fabriquer des mécanismes plus robustes qui peuvent être très compacts tout en permettant le levage de charges lourdes.The applicant therefore found it necessary to manufacture more robust mechanisms which can be very compact while allowing the lifting of heavy loads.
Solution de l'inventionSolution of the invention
A cette fin, l'invention concerne un dispositif de levage comprenant une base et une plate-forme placée sur un mécanisme de ciseaux comprenant un premier bras avec une extrémité inférieure mobile et un second bras monté de manière pivotante sur la base, les deux bras étant reliés ensemble autour de leur point central par un pivot et décrivant un angle a avec la base, et dans lequel la plate-forme est déplaçable d'une position basse à une position haute sous l'action d'un actionneur agencé pour actionner des moyens traversant l'extrémité inférieure du premier bras à travers une buselure ayant une section plus grande que lesdits moyens, permettant ainsi auxdits moyens de glisser à l'intérieur de ladite buselure, lesdits moyens étant reliés de manière pivotante à une extrémité d'un mécanisme à coin ou calage ayant :To this end, the invention relates to a lifting device comprising a base and a platform placed on a scissor mechanism comprising a first arm with a movable lower end and a second arm pivotally mounted on the base, the two arms being connected together around their central point by a pivot and describing an angle a with the base, and in which the platform is movable from a low position to a high position under the action of an actuator arranged to actuate means passing through the lower end of the first arm through a nozzle having a section larger than said means, thus allowing said means to slide inside said nozzle, said means being pivotally connected to one end of a mechanism with wedge or wedge having:
> BE2022/6091 - un bras de coin (ou une tringlerie de pivotement de coin) disposé dans un plan parallèle aux bras des ciseaux, - un rouleau à deux roues monté à l'autre extrémité du bras, - une came inférieure disposée sur la base sur le trajet de l'une des roues, et - une came supérieure disposée sur le second bras de l'élévateur à ciseaux, dans le plan de l'autre roue et faisant sensiblement face à la came inférieure, de sorte que les roues peuvent entrer en contact avec les deux cames simultanément.> BE2022/6091 - a corner arm (or a corner pivot linkage) arranged in a plane parallel to the scissor arms, - a two-wheeled roller mounted at the other end of the arm, - a lower cam arranged on the base on the path of one of the wheels, and - an upper cam arranged on the second arm of the scissor lift, in the plane of the other wheel and substantially facing the lower cam, so that the wheels can contact both cams simultaneously.
De préférence, le moyen traversant l'extrémité inférieure du premier bras peut par exemple être une poutre transversale disposée perpendiculairement au plan des bras du ciseau, ladite poutre étant mobile horizontalement perpendiculairement à son axe. L'actionneur entraîne le mouvement des moyens de déplacement. Par exemple, l'actionneur entraîne un mouvement horizontal de la poutre transversale. La poutre n'est pas nécessairement longue. Elle peut faire partie d'un autre élément, comme une saillie d'une vis-mère.Preferably, the means passing through the lower end of the first arm can for example be a transverse beam arranged perpendicular to the plane of the scissor arms, said beam being movable horizontally perpendicular to its axis. The actuator drives the movement of the moving means. For example, the actuator drives horizontal movement of the cross beam. The beam is not necessarily long. It may be part of another element, such as a projection from a lead screw.
De préférence, la longueur du bras de coin est inférieure d'au moins 50% à la longueur des bras des ciseaux. De préférence, la longueur du bras de coin représente moins de 35% de la longueur des bras de ciseaux, de préférence moins de 30%. Ceci permet d'optimiser l'effet de levier.Preferably, the length of the corner arm is at least 50% less than the length of the scissor arms. Preferably, the length of the corner arm represents less than 35% of the length of the scissor arms, preferably less than 30%. This allows leverage to be optimized.
Le fait que la buselure du bras mobile de ciseaux ait une section supérieure à la section des poutres transversales permet de créer un décalage entre l'actionnement du bras de coin et l'actionnement du bras de ciseaux au début du mouvement ascendant, créant ainsi un mécanisme d'assistance au levage.The fact that the nozzle of the movable scissor arm has a section greater than the section of the transverse beams makes it possible to create an offset between the actuation of the corner arm and the actuation of the scissor arm at the start of the upward movement, thus creating a lifting assistance mechanism.
6 BE2022/60916 BE2022/6091
La buselure peut avoir toute forme appropriée, et peut par exemple être circulaire, ou une rainure dans laquelle la poutre transversale peut glisser.The nozzle can have any suitable shape, and can for example be circular, or a groove in which the transverse beam can slide.
Une telle rainure peut par exemple être de quelques millimètres à quelques centimètres plus longue que la section de la barre, et est typiquement calculée pour obtenir le décalage souhaité.Such a groove can for example be a few millimeters to a few centimeters longer than the section of the bar, and is typically calculated to obtain the desired offset.
Au début d'un mouvement ascendant de l'élévateur, les bras de ciseaux sont proches d'une position horizontale (typiquement entre 5 et 10° de l'horizontale), la barre transversale est en contact avec la buselure vers l'extrémité du bras de ciseaux, le rouleau du bras de coin est en appui sur la base. Sous l'action de l'actionneur, la barre transversale se déplace horizontalement afin d'imprimer un mouvement au mécanisme de coincement : une roue du rouleau roule sur la came inférieure ce qui cause une poussée de l’autre roue sur la came supérieure pour imprimer un mouvement vertical vers le haut au second bras. Pendant ce temps, la barre transversale se déplace à l'intérieur de la buselure sans induire un effet de translation sur le bras des ciseaux.At the start of an upward movement of the elevator, the scissor arms are close to a horizontal position (typically between 5 and 10° from horizontal), the crossbar is in contact with the nozzle towards the end of the scissor arm, the roller of the corner arm rests on the base. Under the action of the actuator, the crossbar moves horizontally in order to impart movement to the jamming mechanism: one wheel of the roller rolls on the lower cam which causes a thrust of the other wheel on the upper cam to give a vertical upward movement to the second arm. During this time, the crossbar moves inside the nozzle without inducing a translation effect on the scissor arm.
Comme la longueur du bras de coin est inférieure à la moitié de la longueur des bras de ciseaux, les cames sont positionnées près de l'extrémité des bras de ciseaux, ce qui permet un puissant effet de levier pour soulever les ciseaux et la plate-forme.Since the length of the wedge arm is less than half the length of the scissor arms, the cams are positioned near the end of the scissor arms, allowing powerful leverage to lift the scissors and platform. shape.
Lorsque la roue du rouleau atteint le sommet de la came inférieure et, de préférence simultanément, que l’autre roue du rouleau atteint le point inférieur de la came supérieure, la barre transversale a atteint l'extrémité opposée de la buselure et commence à transmettre un mouvement de translationWhen the roller wheel reaches the top of the lower cam and, preferably simultaneously, the other roller wheel reaches the lower point of the upper cam, the crossbar has reached the opposite end of the nozzle and begins to transmit a translation movement
7 BE2022/6091 à l'extrémité du bras des ciseaux, assurant ainsi la poursuite du mouvement ascendant de la plate-forme.7 BE2022/6091 at the end of the scissor arm, thus ensuring the continuation of the upward movement of the platform.
Les roues du rouleau sont chacune libres de tourner dans les deux sens, en fonction du mouvement ascendant ou descendant de l'ascenseur. Elles peuvent tourner en sens inverse.The roller wheels are each free to rotate in either direction, depending on the upward or downward movement of the elevator. They can turn in opposite directions.
La came inférieure présente un profil sensiblement triangulaire avec une base de came reposant sur la base du dispositif de levage, un côté ascendant agencé pour supporter la montée des rouleaux pendant l'action du mécanisme de coin lors de la phase de levage et un côté descendant. L'une des roues roule sur le côté ascendant de la came pendant la phase initiale du levage.The lower cam has a substantially triangular profile with a cam base resting on the base of the lifting device, an ascending side arranged to support the rise of the rollers during the action of the wedge mechanism during the lifting phase and a descending side . One of the wheels rolls on the rising side of the cam during the initial phase of lifting.
Le côté ascendant de la came inférieure peut être linéaire. De préférence, un côté ascendant linéaire fait un angle B1 avec la base (côté horizontal ou de repos) compris entre 10 et 65°.The upward side of the lower cam can be linear. Preferably, a linear ascending side makes an angle B1 with the base (horizontal or rest side) of between 10 and 65°.
Dans un mode de réalisation avantageux, la face montante de la came inférieure présente un profil courbe concave, c'est-à- dire un profil non linéaire suivant une fonction d'ordre au moins du 1°" ordre. Cela signifie que la face montante fait un angle évolutif (croissant) 81 avec la base. Cet angle débute de préférence entre 1° et 20°, de préférence entre 5° et 15°.In an advantageous embodiment, the rising face of the lower cam has a concave curved profile, that is to say a non-linear profile following an order function of at least the 1st order. This means that the face rising makes an evolving (increasing) angle 81 with the base. This angle preferably starts between 1° and 20°, preferably between 5° and 15°.
Cela permet d'avoir un angle ascendant faible au début de l'assistance, pour augmenter l'efficacité, et un angle plus élevé plus tard dans l'assistance pour que la came reste suffisamment courte.This allows for a low upward angle at the start of the assist, to increase efficiency, and a higher angle later in the assist to keep the cam short enough.
De manière encore plus avantageuse, la face montante de la came inférieure présente un profil hybride comprenant une section incurvée concave prolongée par une section linéaire.Even more advantageously, the rising face of the lower cam has a hybrid profile comprising a concave curved section extended by a linear section.
Ceci permet un recul plus doux du galet lors de la descente deThis allows a gentler recoil of the roller when descending from
8 BE2022/6091 l'ascenseur, et autorise une assistance légèrement plus longue qu'avec un profil uniquement courbe.8 BE2022/6091 the elevator, and allows slightly longer assistance than with a solely curved profile.
La came supérieure présente également un profil sensiblement triangulaire orienté vers le bas, avec une base de came reposant sur et le long du deuxième bras (fixé à ce bras et parallèle à celui-ci) du dispositif de levage, un côté inférieur disposé pour entrer en contact avec les rouleaux pendant l'action du mécanisme de coin lors de la phase de levage et un troisième côté.The upper cam also has a downwardly facing substantially triangular profile, with a cam base resting on and alongside the second arm (attached to and parallel to that arm) of the lifter, a lower side arranged to enter in contact with the rollers during the action of the wedge mechanism during the lifting phase and a third side.
Le côté vers le bas de la came supérieure peut être linéaire.The down side of the upper cam can be linear.
De préférence, un côté linéaire vers le bas fait un angle 82 avec le deuxième bras (son côté de repos) compris entre 10 et 65°.Preferably, a linear side towards the bottom makes an angle 82 with the second arm (its rest side) of between 10 and 65°.
Dans un mode de réalisation avantageux, le côté vers le bas de la came supérieure présente un profil courbe concave ou une pente, c'est-à-dire un profil non linéaire suivant une fonction d'au moins du 1% ordre. Cela signifie que la face vers le bas fait un angle évolutif (croissant) B2 avec le deuxième bras. Cet angle débute de préférence entre 1° et 20°, de préférence entre 5° et 15°. Cela permet d'avoir un angle de montée faible au début de l'assistance, pour augmenter l'efficacité, et un angle plus élevé plus tard dans l'assistance pour garder la came suffisamment courte.In an advantageous embodiment, the downward side of the upper cam has a concave curved profile or a slope, that is to say a non-linear profile following a function of at least 1% order. This means that the face down makes a scalable (increasing) angle B2 with the second arm. This angle preferably starts between 1° and 20°, preferably between 5° and 15°. This allows for a low rise angle at the start of the assist, to increase efficiency, and a higher angle later in the assist to keep the cam short enough.
De manière encore plus avantageuse, la face vers le bas de la came supérieure présente un profil hybride comprenant une section incurvée concave prolongée par une section linéaire.Even more advantageously, the downward face of the upper cam has a hybrid profile comprising a concave curved section extended by a linear section.
Ceci permet un recul plus doux du galet lors de la descente de l'ascenseur, et autorise une assistance légèrement plus longue qu'avec un profil uniquement courbe.This allows a gentler recoil of the roller when descending the elevator, and allows slightly longer assistance than with a purely curved profile.
9 BE2022/60919 BE2022/6091
Les cames supérieures et les cames inférieures sont disposées de telle sorte qu'une des roues du rouleau roule sur le côté vers le bas de la came supérieure, tandis que l'autre roue du rouleau roule sur le côté montant de la came inférieure. Une force vers l'avant est appliquée par le bras de coin sur le rouleau, qui est convertie en une force vers le haut lorsque la roue roule sur le côté ascendant de la came inférieure ce qui entraine une force vers le haut transférée au côté vers le bas de la came supérieure et, par conséquent, au deuxième bras de l'ascenseur.The upper cams and the lower cams are arranged such that one of the roller wheels rolls on the down side of the upper cam, while the other roller wheel rolls on the up side of the lower cam. A forward force is applied by the wedge arm on the roller, which is converted to an upward force as the wheel rolls on the up side of the lower cam resulting in an upward force transferred to the up side. the bottom of the upper cam and, therefore, to the second arm of the elevator.
L'élévateur à ciseaux de l'invention peut être un élévateur à un ou plusieurs étages. Cela signifie qu'un bras de ciseaux peut comprendre un ou plusieurs segments, typiquement disposés en accordéon. Par exemple, l'élévateur est un élévateur à double étage, où chaque bras comporte deux segments reliés de manière pivotante à une extrémité.The scissor lift of the invention may be a single or multi-stage lift. This means that a scissor arm can comprise one or more segments, typically arranged in an accordion fashion. For example, the elevator is a double-decker elevator, where each arm has two segments pivotally connected at one end.
La plate-forme peut être toute surface appropriée pour supporter des poids. Selon le type de poids, elle peut être une plaque, une plaque comportant des ouvertures, une grille ou avoir toute autre forme.The platform may be any surface suitable for supporting weights. Depending on the type of weight, it can be a plate, a plate with openings, a grid or have any other shape.
Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention
L'invention sera mieux comprise en référence à la description détaillée de plusieurs modes de réalisation en référence aux dessins où :The invention will be better understood with reference to the detailed description of several embodiments with reference to the drawings where:
La figure 1 est une vue schématique du principe de base d'un mécanisme de levage à ciseaux tel que connu de l'homme du métier ;Figure 1 is a schematic view of the basic principle of a scissor lifting mechanism as known to those skilled in the art;
La figure 2 est une vue schématique d'un mécanisme de levage de l'invention ;Figure 2 is a schematic view of a lifting mechanism of the invention;
10 BE2022/609110 BE2022/6091
La figure 3 illustre les équations relatives aux formes des cames ;Figure 3 illustrates the equations relating to the shapes of the cams;
La figure 4 illustre la dépendance a de l'équation 24 avecFigure 4 illustrates the dependence a of equation 24 with
Figure 4a : Termes gauches de l'équation 24 en fonction de y obtenus pour Bi =B: =29°34' et pour diverses valeurs de œ, 4b : Evolution mesurée de y, en fonction de x pendant la phase d'assistance ; 4c : Termes de gauche de l'équation 24 en fonction de vw obtenus pour Bi =BR. =55° et pour les mêmes différentes valeurs de «,Figure 4a: Left terms of equation 24 as a function of y obtained for Bi =B: =29°34' and for various values of œ, 4b: Measured evolution of y, as a function of x during the assistance phase; 4c: Left-hand terms of equation 24 as a function of vw obtained for Bi =BR. =55° and for the same different values of “,
La figure 5 est une vue latérale d'une came inférieure avec un profil ascendant linéaire ;Figure 5 is a side view of a lower cam with a linear ascending profile;
La figure 6 est une vue latérale d'une came supérieure avec un profil linéaire vers le bas ;Figure 6 is a side view of an upper cam with a linear downward profile;
La figure 7 est une vue latérale d'une came inférieure avec un profil ascendant incurvé ;Figure 7 is a side view of a lower cam with a curved ascending profile;
La figure 8 est une vue latérale d'une came supérieure avec un profil incurvé vers le bas ;Figure 8 is a side view of an upper cam with a downwardly curved profile;
La figure 9 est une vue latérale d'un élévateur à ciseaux selon l'invention,Figure 9 is a side view of a scissor lift according to the invention,
La figure 10 est un détail de la figure 9 ;Figure 10 is a detail of Figure 9;
La figure 11 est une vue en perspective du détail de la figure 10 ;Figure 11 is a perspective view of the detail of Figure 10;
La figure 12 est une vue latérale du même élévateur à ciseaux que celui de la figure 9, en position élevée ;Figure 12 is a side view of the same scissor lift as that of Figure 9, in the elevated position;
La figure 13 est un détail de la figure 12 ;Figure 13 is a detail of Figure 12;
La figure 14 est une vue en perspective du détail de la figure 13 ;Figure 14 is a perspective view of the detail of Figure 13;
La figure 15 est une vue latérale de l’élévateur à ciseaux des figures 9 à 11, en position basse, sans le bras de coin ;Figure 15 is a side view of the scissor lift of Figures 9 to 11, in the low position, without the corner arm;
La figure 16 est une vue latérale de la nacelle à ciseaux des figures 12 à 114, en position haute, sans le bras de coin ;Figure 16 is a side view of the scissor lift of Figures 12 to 114, in the high position, without the corner arm;
La figure 17 est une représentation en perspective d'une buselure convenant à l'élévateur à ciseaux de l'invention ;Figure 17 is a perspective representation of a nozzle suitable for the scissor lift of the invention;
11 BE2022/609111 BE2022/6091
La figure 18 est une représentation schématique des forces impliquées dans un élévateur à ciseaux à deux étages de l'invention.Figure 18 is a schematic representation of the forces involved in a two-stage scissor lift of the invention.
La figure 19 est une vue latérale d'une came supérieure avec un profil incurvé vers le bas similaire à la figure 8 mais dont la fin se termine par une section linéaire.Figure 19 is a side view of an upper cam with a downward curved profile similar to Figure 8 but ending in a linear section.
En référence à la figure 1, un dispositif de levage 1 tel que connu dans l'art comprend une base 11 et une plate-forme 12 placées sur un mécanisme de ciseaux 10 comprenant un premier bras 13 avec une extrémité inférieure mobile A et un second bras 14 avec une extrémité B montés de manière pivotante sur la base, les deux bras étant reliés ensemble autour de leur point central par un pivot 15, et dans lequel la plate-forme 12 est mobile d'une position basse à une position haute sous l'action d'un actionneur, agissant par exemple sur une poutre transversale (non représentée) disposée perpendiculairement au plan des bras de ciseaux.Referring to Figure 1, a lifting device 1 as known in the art comprises a base 11 and a platform 12 placed on a scissor mechanism 10 comprising a first arm 13 with a movable lower end A and a second arm 14 with one end B pivotally mounted on the base, the two arms being connected together about their central point by a pivot 15, and in which the platform 12 is movable from a low position to a high position under the action of an actuator, acting for example on a transverse beam (not shown) arranged perpendicular to the plane of the scissor arms.
Typiquement, deux jeux de bras en ciseaux sont disposés en parallèle de sorte que les extrémités A et B des bras des deux jeux forment un rectangle sur la base 11 du dispositif de levage. Cela signifie également que l'extrémité supérieure des bras définit un rectangle pour supporter la plate-forme 12.Typically, two sets of scissor arms are arranged in parallel so that the ends A and B of the arms of the two sets form a rectangle on the base 11 of the lifting device. This also means that the upper end of the arms defines a rectangle to support platform 12.
La poutre transversale est agencée pour, lorsqu'elle est actionnée, déplacer l'extrémité inférieure mobile A du premier bras vers ou s’éloignant de l'extrémité B du second bras. Par exemple, la poutre transversale est couplée à une vis-mère, disposée horizontalement sur la base du dispositif de levage, la vis étant actionnée par un moteur.The transverse beam is arranged to, when actuated, move the movable lower end A of the first arm towards or away from the end B of the second arm. For example, the transverse beam is coupled to a lead screw, arranged horizontally on the base of the lifting device, the screw being actuated by a motor.
12 BE2022/609112 BE2022/6091
Le premier bras 13 et le deuxième bras 14 décrivent un angle a avec la base horizontale 11. Lorsque la plateforme est complètement descendue, l'angle atteint est omin, et lorsque la plateforme est à sa hauteur maximale, l'angle atteint est omax. Les deux bras ont une longueur 2L. Par exemple, L=165 mm et omin = 8°26'.The first arm 13 and the second arm 14 describe an angle a with the horizontal base 11. When the platform is completely lowered, the angle reached is omin, and when the platform is at its maximum height, the angle reached is omax. Both arms have a length of 2L. For example, L=165 mm and omin = 8°26'.
Le poids Wa de l’élévateur à ciseaux 10 lui-même agit sur son centre de masse, tandis que la charge (par exemple une pile de papier d'un poids W=46Kg) agit pour moitié au point 132 (extrémité supérieure de la première séquence de bras) et pour l'autre moitié au point 142 (extrémité supérieure de la deuxième séquence de bras).The weight Wa of the scissor lift 10 itself acts on its center of mass, while the load (for example a stack of paper with a weight W=46Kg) acts half at point 132 (upper end of the first arm sequence) and for the other half at point 142 (upper end of the second arm sequence).
La réaction totale du sol W+Wa agit pour moitié au point A et pour l'autre moitié au point B.The total soil reaction W+Wa acts half at point A and half at point B.
La condition statique est obtenue si une force externe F est appliquée essentiellement horizontalement sur le pivot du bras de ciseaux au point A.The static condition is obtained if an external force F is applied essentially horizontally to the pivot of the scissor arm at point A.
La condition statique peut être obtenue en évaluant les forces agissant sur le premier bras de ciseaux 13 et en demandant que le moment total induit par ces forces autour du pivot 15 soit nul.The static condition can be obtained by evaluating the forces acting on the first scissor arm 13 and requiring that the total moment induced by these forces around the pivot 15 be zero.
Les trois forces agissant sur le premier bras de ciseaux 13 sont : -la réaction du sol sur le point A dont la composante perpendiculaire au bras 13 étant cos(œ).(W+Wa)/2 et donc le moment induit autour du pivot 15 étant L.cos (a). (W+Wa) /2 ; -la force supérieure W/2 agissant sur le point supérieur 132 qui donne lieu à une force ayant une composante perpendiculaire au bras 13 de cos(a).(W)/2 et donc un moment autour du pivot 15 étant L. cos(a).(W)/2 ;The three forces acting on the first scissor arm 13 are: -the reaction of the ground on point A, the component perpendicular to the arm 13 being cos(œ).(W+Wa)/2 and therefore the moment induced around the pivot 15 being L.cos (a). (W+Wa) /2; -the upper force W/2 acting on the upper point 132 which gives rise to a force having a component perpendicular to the arm 13 of cos(a).(W)/2 and therefore a moment around the pivot 15 being L. cos( a).(W)/2;
13 BE2022/6091 -la force actionnée F dont la composante perpendiculaire au bras 13 étant sin(o).F induisant un moment autour du pivot 15 en sens inverse de -L.sin(a).F.13 BE2022/6091 -the actuated force F whose component perpendicular to the arm 13 being sin(o).F inducing a moment around the pivot 15 in the opposite direction to -L.sin(a).F.
Ainsi :So :
L.cos (a). (W+Wa) /2 + L.cos(o).(W)/2 - L .sin(œ).F = 0 (eg. 1)L.cos (a). (W+Wa) /2 + L.cos(o).(W)/2 - L.sin(œ).F = 0 (eg. 1)
Donc : F = cot(u). (W+Wa)/2 + cot (a). (W) /2 (eq. 2)So: F = cot(u). (W+Wa)/2 + cost (a). (W) /2 (eq. 2)
La force requise de l'actionneur croît clairement de manière presque exponentielle lorsque oa est réduit, suivant une loi en 1/tan(a)=cot(a).The force required from the actuator clearly increases almost exponentially when oa is reduced, following a law in 1/tan(a)=cot(a).
Dans notre exemple particulier, la force maximale requise sur l'actionneur sans assistance à 8°26' est de 6475 N, ce qui est très élevé et nécessite un actionneur très puissant.In our particular example, the maximum force required on the unassisted actuator at 8°26' is 6475 N, which is very high and requires a very powerful actuator.
Il convient également de noter la valeur du moment autour du pivot 15 que la force créée par l'actionneur doit atteindre pour maintenir l'équilibre statique. A 8°26', la composante de la force F dirigée perpendiculairement au bras inférieur gauche est F.sin(a) et le moment autour du pivot 15 à cet angle le plus bas est deIt should also be noted the value of the moment around the pivot 15 that the force created by the actuator must achieve to maintain static equilibrium. At 8°26', the component of the force F directed perpendicular to the lower left arm is F.sin(a) and the moment around pivot 15 at this lowest angle is
M =F.sin(Q) .L = 950N x 0,165m = 156,7 Nm (eq. 3)M =F.sin(Q).L = 950N x 0.165m = 156.7 Nm (eq. 3)
En référence à la figure 2, où les éléments de la figure 1 sont tous présents et désignés par les mêmes numéros de référence, le mécanisme de levage 20 comprend en outre un bras de coin (ou liaison pivotante de calage) 21 disposé dans un plan parallèle aux bras 13 et 14 des bras de ciseaux et ayant une longueur inférieure à la moitié de la longueur des bras de ciseaux, c'est-à-dire inférieure à L. Une extrémité A' du bras de coin 21 est située près de l'extrémité inférieure A du premier bras 13. Un rouleau à double roues 22 est monté sur l'autre extrémité O du bras de coin 21. Le rouleau à double roues 22 comporte ici une petite roue 221 et une grande roueWith reference to Figure 2, where the elements of Figure 1 are all present and designated by the same reference numbers, the lifting mechanism 20 further comprises a corner arm (or pivoting wedging connection) 21 arranged in a plane parallel to the arms 13 and 14 of the scissor arms and having a length less than half the length of the scissor arms, that is to say less than L. One end A' of the corner arm 21 is located near the lower end A of the first arm 13. A double-wheeled roller 22 is mounted on the other end O of the corner arm 21. The double-wheeled roller 22 here comprises a small wheel 221 and a large wheel
14 BE2022/6091 222 montées parallèlement l'une à l'autre sur le même axe.14 BE2022/6091 222 mounted parallel to each other on the same axis.
Une came inférieure 23 est disposée sur la base du dispositif de levage, ici sur la trajectoire de la plus petite roue à galet 221, et une came supérieure 24, qui est disposée sur le deuxième bras 14 de l'élévateur à ciseaux, dans le plan de la plus grande roue à galet 222. La came supérieure 24 et la came inférieure 23 sont disposées sensiblement en regard l'une de l'autre, ce qui signifie que les deux roues du rouleau 22 peuvent entrer en contact simultanément avec les cames situées dans le même plan respectif.A lower cam 23 is arranged on the base of the lifting device, here on the path of the smaller roller wheel 221, and an upper cam 24, which is arranged on the second arm 14 of the scissor lift, in the plan of the largest roller wheel 222. The upper cam 24 and the lower cam 23 are arranged substantially opposite each other, which means that the two wheels of the roller 22 can come into contact simultaneously with the cams located in the same respective plane.
L'extrémité A' du bras de coin (ou pivot de calage) et l'extrémité A du premier bras (pivot de premier bras) du mécanisme de ciseaux sont mobiles sur un même plan horizontal, c'est-à-dire à la même hauteur h, au-dessus de la base 11.The end A' of the corner arm (or wedging pivot) and the end A of the first arm (first arm pivot) of the scissor mechanism are movable on the same horizontal plane, that is to say at the same height h, above base 11.
Elles sont également toutes deux actionnées par la même poutre transversale, grâce à un mécanisme de décalage comme cela sera expliqué plus en détail ci-après. Un référentiel xy est illustré sur la figure 2. Les coordonnées du pivot de cale A! et du pivot de bras A, notées (A'x;A'y) et (Ax;Ay) sont donc telles que A'y = Ay.They are also both operated by the same transverse beam, thanks to a shift mechanism as will be explained in more detail below. An xy reference frame is shown in Figure 2. The coordinates of the wedge pivot A! and the arm pivot A, denoted (A'x;A'y) and (Ax;Ay) are therefore such that A'y = Ay.
Nous noterons également A'x=m et Ax=x. Lors d'une action de levage, en partant de la configuration la plus basse de la plateforme (o= 8°26'), le pivot de cale A! commencera légèrement plus éloigné de B que le pivot de bras A tel due x>m mais comme il se déplace plus rapidement, A' se confondra avec A à la fin de la phase d'assistance tel que x=m, ici par exemple lorsque a=21°.We will also note A'x=m and Ax=x. During a lifting action, starting from the lowest configuration of the platform (o= 8°26'), the wedge pivot A! will start slightly further from B than the arm pivot A such that x>m but as it moves more quickly, A' will merge with A at the end of the assistance phase such that x=m, here for example when a=21°.
Le bras de coin A'O est essentiellement presque horizontal lorsque l'ascenseur est dans sa position la plus basse, mais lorsque A' se déplace le long de l'axe x, le coin A'OThe corner arm A'O is essentially almost horizontal when the elevator is in its lowest position, but as A' moves along the x-axis, the corner A'O
15 BE2022/6091 s'incline et forme un angle y par rapport à la ligne horizontale AB. Un seul axe transversal est lié mécaniquement à l'actionneur et passe par le point A'. Pendant la phase d'assistance, le pivot du bras A n'est pas actionné par l'axe transversal (le pivot du bras A n'est cependant pas statique, l'action du mécanisme de coin ou calage entraîne le soulèvement des bras de ciseaux, augmentant ainsi l'angle a, ce qui implique un déplacement horizontal du pivot du bras A).15 BE2022/6091 tilts and forms an angle y with respect to the horizontal line AB. A single transverse axis is mechanically linked to the actuator and passes through point A'. During the assistance phase, the pivot of arm A is not actuated by the transverse axis (the pivot of arm A is however not static, the action of the wedge or wedging mechanism causes the lifting of the arms of scissors, thus increasing the angle a, which implies a horizontal movement of the pivot of the arm A).
Lorsque cette assistance cesse (la phase d'assistance se termine), le pivot de bras A et le pivot de coin A' sont confondus et le même axe transversal agit sur le pivot de brasWhen this assistance ceases (the assistance phase ends), the arm pivot A and the corner pivot A' are combined and the same transverse axis acts on the arm pivot
A.HAS.
Un axe transversal court est installé au point O (par exemple avec un roulement) et sur cet axe la première roue 221 de rayon rl est en contact avec la came inférieure 23 et la deuxième roue 222 de rayon r2 est en contact avec la came supérieure 24. Lors de la montée de l'élévateur, le contact des deux roues avec les deux cames est effectif pendant la phase d'assistance où la roue 221 de rayon rl tourne dans le sens des aiguilles d'une montre tandis que la roue 222 de rayon r2 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Les parties actives des cames inférieure et supérieure sont essentiellement les ensembles de tous les points qui seront en contact avec leur roue respective. La forme de ces parties actives de la came inférieure et supérieure peut être linéaire ou courbe mais pour l'illustration ici, ces parties actives de la came inférieure et supérieure sont représentées linéaires.A short transverse axis is installed at point O (for example with a bearing) and on this axis the first wheel 221 of radius rl is in contact with the lower cam 23 and the second wheel 222 of radius r2 is in contact with the upper cam 24. When the elevator rises, the contact of the two wheels with the two cams is effective during the assistance phase where the wheel 221 of radius rl turns clockwise while the wheel 222 of radius r2 rotates counterclockwise. The active parts of the lower and upper cams are essentially the sets of all points that will be in contact with their respective wheel. The shape of these active parts of the lower and upper cam can be linear or curved but for the illustration here, these active parts of the lower and upper cam are represented linear.
La came linéaire inférieure 23 qui repose sur la base forme un angle B1 avec l'horizontale (selon l'axe des x) qui est fixe.The lower linear cam 23 which rests on the base forms an angle B1 with the horizontal (along the x axis) which is fixed.
L'ensemble de tous les points décrivant cette came inférieureThe set of all points describing this lower cam
16 BE2022/6091 peut être exprimé dans le référentiel (x,y) donc leurs coordonnées sont P=(Px;Py).16 BE2022/6091 can be expressed in the reference frame (x,y) so their coordinates are P=(Px;Py).
La came linéaire supérieure 24 est installée sur le deuxième bras 14 de l’élévateur à ciseaux et présente un angle fixe ß2 par rapport à cette ligne (la ligne du bras). L'angle de cette came supérieure avec le sol est variable et s'élève à B2+a. La position des points Q de contact entre la roue 222 et la came 24 dans le référentiel (x, V) sont 0=(0x;Qy) mais pour simplifier, on utilisera également un autre référentiel (u,v) situé sur le pivot B et tournant avec l'élévateur de telle sorte que l'axe u soit toujours aligné avec le deuxième bras de ciseaux 14. Les coordonnées Q dans cet autre référentiel (u,v) seront désignées par Q= (Qu; Qv).The upper linear cam 24 is installed on the second arm 14 of the scissor lift and has a fixed angle ß2 with respect to this line (the arm line). The angle of this upper cam with the ground is variable and amounts to B2+a. The position of the points Q of contact between the wheel 222 and the cam 24 in the reference frame (x, V) are 0=(0x;Qy) but to simplify, we will also use another reference frame (u, v) located on the pivot B and rotating with the elevator such that the axis u is always aligned with the second scissor arm 14. The coordinates Q in this other frame of reference (u,v) will be designated by Q= (Qu; Qv).
Une simple opération de changement matriciel de coordonnées peut alors être utilisée pour obtenir les coordonnées Q dans le référentiel (u,v) à partir de celles du référentiel (x,y) :A simple matrix coordinate change operation can then be used to obtain the coordinates Q in the reference frame (u,v) from those of the reference frame (x,y):
Los] (61 +) (ou. 4) où la matrice de changement par rotation du référentiel (x,y) au référentiel (u,v) est :Los] (61 +) (or. 4) where the change matrix by rotation from the reference frame (x,y) to the reference frame (u,v) is:
Rs [ne cosa | (ea. 5) et la matrice de changement par translation du référentiel (x,y) au référentiel (u,v) est :Rs [ne cosa | (ea. 5) and the change matrix by translation from the frame of reference (x,y) to the frame of reference (u,v) is:
Tu (eq. 6)You (eq. 6)
La longueur de bras de coin du segment A'O étant Im , les coordonnées P et Q dans le repère (x,y) sont donc :The length of the corner arm of the segment A'O being Im, the coordinates P and Q in the coordinate system (x,y) are therefore:
B,=m+Ly cosy + Tr, sin, (eq. 7)B,=m+Ly cozy + Tr, sin, (eq. 7)
PB, = hw + Ly siny — 7, cos B, (eq. 8)PB, = hw + Ly siny — 7, cos B, (eq. 8)
Q, = M + Ly COS y + 1, sin(B2 + a) (eq. 9)Q, = M + Ly COS y + 1, sin(B2 + a) (eq. 9)
Qy = hw + Ly siny + 7 cos($2 + a) (eq. 10)Qy = hw + Ly siny + 7 cos($2 + a) (eq. 10)
17 BE2022/609117 BE2022/6091
Eq. 7 et Eq. 8 sont les deux équations décrivant la forme de la came inférieure.Eq. 7 and Eq. 8 are the two equations describing the shape of the lower cam.
Pour obtenir la forme de la came supérieure ainsi dans le repère (u,v), la combinaison de l'équation 4, de l'équation 9 et de l'équation 10 donne :To obtain the shape of the upper cam thus in the reference frame (u,v), the combination of equation 4, equation 9 and equation 10 gives:
Q, = cos a [m + Lw cosy + rz sin(B, + a) — 2L] — sin a [Lw sin y + r2 cos(B, + a) (eg. 11)Q, = cos a [m + Lw cozy + rz sin(B, + a) — 2L] — sin a [Lw sin y + r2 cos(B, + a) (eg. 11)
Q, = sin a [m + Lw cosy + r2 sin(B, + a) — 2L] + cosa [Ly sin y + r2 cos(B, + a)] (eg. 12)Q, = sin a [m + Lw cozy + r2 sin(B, + a) — 2L] + cosa [Ly sin y + r2 cos(B, + a)] (eg. 12)
Le but du mécanisme de coin ou calage est de convertir la force horizontale disponible en forces ayant une composante verticale substantielle. Cela se produit lorsque B1 et B2+a sont proches de 45°. Cependant, d'autres contraintes de conception doivent être incluses, comme avoir ici une came linéaire ainsi que favoriser le mouvement plus rapide du pointThe purpose of the wedge or wedging mechanism is to convert the available horizontal force into forces having a substantial vertical component. This happens when B1 and B2+a are close to 45°. However, other design constraints must be included, such as having a linear cam here as well as favoring faster movement of the point
A' par rapport au mouvement de A.A' relative to the movement of A.
Le mécanisme de coin ou calage décrit jusqu'à présent contient un degré de liberté particulier qui est la valeur de l'angle y qui varie en même temps que la variation de l'angle a de l’élévateur. Il y a donc une dépendance y= Y (a). Ceci augmente la robustesse du système puisque toute imperfection entre la forme théorique des cames par rapport à la forme réelle ou tout positionnement imparfait des différents éléments se traduirait simplement par une orientation y légèrement différente prise par le brase de coin par rapport à celle prévue.The wedge or wedging mechanism described so far contains a particular degree of freedom which is the value of the angle y which varies at the same time as the variation of the angle a of the elevator. There is therefore a dependence y= Y (a). This increases the robustness of the system since any imperfection between the theoretical shape of the cams compared to the actual shape or any imperfect positioning of the different elements would simply result in a slightly different orientation y taken by the corner arm compared to that planned.
Par exemple, les paramètres suivants peuvent être choisis :For example, the following settings can be chosen:
B1= p2=38°, r1=14mm, r2=12mm, hn =24mm, Lw =52mm et L=165mn,B1= p2=38°, r1=14mm, r2=12mm, hn =24mm, Lw =52mm and L=165mn,
18 BE2022/6091 pour illustrer comment concevoir les formes des cames en suivant deux approches différentes.18 BE2022/6091 to illustrate how to design the shapes of the cams following two different approaches.
Concevoir le mécanisme de coin ou calage en sélectionnant le profil de la came, par exemple une came inférieure linéaire :Design the wedge or timing mechanism by selecting the cam profile, for example a linear bottom cam:
La première approche linéarise la came inférieure 23 en sélectionnant une loi particulière y= yl(a) qui conduit à une telle caractéristique linéaire.The first approach linearizes the lower cam 23 by selecting a particular law y=yl(a) which leads to such a linear characteristic.
Les différentes vitesses d'actionnement des points de pivotement A' et A résulteront de cette caractéristique linéaire et la forme exacte de la buselure dans laquelle se déplace le pivot du premier bras A devra alors être adaptée au mouvement particulier résultant de ces points.The different actuation speeds of the pivot points A' and A will result from this linear characteristic and the exact shape of the nozzle in which the pivot of the first arm A moves must then be adapted to the particular movement resulting from these points.
Les coordonnées du point O dans le cadre (x,y) sont données par :The coordinates of point O in the (x,y) frame are given by:
O = [m + Ly cos y, ; hw + Ly Sin y, ] (eq. 13)O = [m + Ly cos y, ; hw + Ly Sin y, ] (eq. 13)
L'équation de la droite d2 parallèle à la pente de la came inférieure et passant par le point O est : da :=y—r, cosB, = (x +rysin B,) + b (eq. 14)The equation of the line d2 parallel to the slope of the lower cam and passing through the point O is: da :=y—r, cosB, = (x +rysin B,) + b (eq. 14)
Où b est une constante.Where b is a constant.
Imposant que Oe d2 donne : (hw + Ly siny,) — 7, cosB, = x + Ly cosy, + r, sin B, + b (eq. 15)Imposing that Oe d2 gives: (hw + Ly siny,) — 7, cosB, = x + Ly cozy, + r, sin B, + b (eq. 15)
En la réécrivant pour b, on obtient : b = Ly(sin y, — cos yi) — x + const. (eq. 16)By rewriting it for b, we obtain: b = Ly(sin y, — cos yi) — x + const. (eq. 16)
Avec la coordonnée x mesurée le long de la course de l'actionneur, l'origine, telle que représentée sur la figure 1, étant située à une distance de 2L du pivot fixe inférieur droit de l’élévateur à ciseaux, nous obtenons : x = 2L (1 - cos(a)) (eg. 17)With the x coordinate measured along the travel of the actuator, the origin, as shown in Figure 1, being located at a distance of 2L from the lower right fixed pivot of the scissor lift, we obtain: x = 2L (1 - cos(a)) (eg. 17)
19 BE2022/609119 BE2022/6091
Comme x est une fonction de a selon l'équation 17, pour que b soit également une constante, il faut imposer une variation particulière de vl avec à : . 2L(1-cos a) sin y, — COS =————— + const. . 18 (siny, Yi) uw (eq )As x is a function of a according to equation 17, for b to also be a constant, it is necessary to impose a particular variation of vl with at: . 2L(1-cos a) sin y, — COS =————— + const. . 18 (siny, Yi) uw (eq)
Ensuite, en utilisant la formule sin(a — b) = sin acosb — cosa sin bThen, using the formula sin(a — b) = sin acosb — cosa sin b
Le 1. 1 11. 1 1
Et ré-écrivant (siny, — cosy,) = V2(5siny, — cosy, )où = est vu une fois comme cos” et une fois sous la forme sin Tune expression analytique pour Y1 peut être dérivée : . __ My _ 2L(1—cos a)And re-writing (siny, — cozy,) = V2(5siny, — cozy, )where = is seen once as cos” and once in the form sin T An analytical expression for Y1 can be derived: . __ My _ 2L(1—cos a)
V2 sin (y, 7) =S + const. (eq. 19)V2 sin (y, 7) =S + const. (eq. 19)
Et ainsi : y, = Asin 2090 + const. | +! (éq. 20)And so: y, = Asin 2090 + const. | +! (eq. 20)
WW
La valeur de la constante peut être calculée en indiquant par exemple que y1=0 pour a=8°26', ce qui donne : _ sy [V2L(1—cosa) _ x y, = Asin| 200 0.7556] +1 (eq. 21a)The value of the constant can be calculated by indicating for example that y1=0 for a=8°26', which gives: _ sy [V2L(1—cosa) _ x y, = Asin| 200 0.7556] +1 (eq. 21a)
Pour être exact, la forme de la came et la variation yl (a) dictent la variation m=m(oœ) mais une bonne approximation est obtenue en prenant une dépendance linéaire de m avec à comme pour l'exemple où la traverse faisant la liaison avec le pivot du mécanisme de coin ou calage a un déplacement horizontal de 3 mm de plus que le pivot du bras inférieur de l’élévateur à ciseaux : a-21 m =x-3( ZZ) (eg. 21b)To be exact, the shape of the cam and the variation yl (a) dictate the variation m=m(oœ) but a good approximation is obtained by taking a linear dependence of m with to as for the example where the crosspiece making the connection with the pivot of the corner mechanism or wedging has a horizontal displacement of 3 mm more than the pivot of the lower arm of the scissor lift: a-21 m =x-3( ZZ) (eg. 21b)
Ainsi, si l'on choisit l'évolution de vl et de m donnée par les Eg. 21a et 21b, pour B1= B2=38°, on peut alors déduire la forme de la came inférieure et de la came supérieure à l'aide des Eq. 7-8 et Eq. 11-12. La figure 3 illustre ces formes, et en particulier, la figure 3a représente la loi y= vl (a) selon l'équation 20, la figure 3b illustre la forme active de la came inférieure, la figure 3c illustre la forme active de laThus, if we choose the evolution of vl and m given by Eg. 21a and 21b, for B1= B2=38°, we can then deduce the shape of the lower cam and the upper cam using Eq. 7-8 and Eq. 11-12. Figure 3 illustrates these shapes, and in particular, Figure 3a represents the law y= vl (a) according to equation 20, Figure 3b illustrates the active form of the lower cam, Figure 3c illustrates the active form of the
20 BE2022/6091 came supérieure dans le repère (x,y) et la figure 3d illustre la forme active de la came supérieure dans le repère (u,v).20 BE2022/6091 upper cam in the mark (x,y) and Figure 3d illustrates the active shape of the upper cam in the mark (u,v).
La came inférieure est ici effectivement = linéaire par construction étant donné l'évolution vl de l'équation 21a.The lower cam is here effectively = linear by construction given the evolution vl of equation 21a.
Cependant, la came supérieure n'est pas linéaire dans le repère (u,v) et pourrait être usinée directement avec cette forme particulière ou l'approximation linéaire de celle-ci peut également être utilisée.However, the top cam is not linear in the (u,v) coordinate system and could be machined directly with this particular shape or the linear approximation of it can also be used.
Les figures 5 et 6 illustrent des profils appropriés pour une came inférieure et une came supérieure avec une pente ou portion active linéaire.Figures 5 and 6 illustrate suitable profiles for a lower cam and an upper cam with a slope or linear active portion.
Conception du mécanisme de coin ou calage en sélectionnant le décalage entre le bras des ciseaux et le bras de coin.Design the wedge mechanism or wedging by selecting the offset between the scissor arm and the wedge arm.
La seconde approche présentée consistera à sélectionner la loiThe second approach presented will consist of selecting the law
Y=Y2(@x) qui conduira aux vitesses de déplacement souhaitées des points A' et A. Si la forme résultante des cames inférieure et supérieure est proche de la linéarité, elles seront simplement linéarisées pour faciliter la fabrication des pièces tout en s'appuyant sur la tolérance du mécanisme à une légère déviation de forme via l'adaptation de la valeur reelle prise par y.Y=Y2(@x) which will lead to the desired movement speeds of points A' and A. If the resulting shape of the lower and upper cams is close to linearity, they will simply be linearized to facilitate the manufacturing of the parts while relying on the tolerance of the mechanism to a slight deviation in shape via the adaptation of the real value taken by y.
Dans cette section, une dépendance particulière Y=Y2 (a) est sélectionnée de sorte que les différentes positions et vitesses d'avance des points pivots A' et A ont un décalage sélectionné comme par exemple x = m + 3 à 8°26'. Comme A' se déplace plus rapidement que A, A' se confondra avec A à la fin de l'assistance de sorte que x=m à 21°.In this section, a particular dependence Y=Y2 (a) is selected so that the different positions and feed rates of the pivot points A' and A have a selected offset such as x = m + 3 at 8°26' . As A' moves faster than A, A' will merge with A at the end of the assist so that x=m at 21°.
21 BE2022/609121 BE2022/6091
On établira la relation entre m et x (ou entre m et ao, étant donné l'équation 17 qui relie x à o) . Deux points du mécanisme doivent être établis : d'abord le point R représenté sur la figure 2 situé à l'intersection de la pente de la came supérieure et du bras inférieur droit 14 de l'élévateur, qui a pour coordonnées dans le repère (u,v) de :We will establish the relationship between m and x (or between m and ao, given equation 17 which links x to o). Two points of the mechanism must be established: first the point R shown in Figure 2 located at the intersection of the slope of the upper cam and the lower right arm 14 of the elevator, which has coordinates in the reference ( u,v) of:
R=[R,;0] (eq. 22)R=[R,;0] (eq. 22)
L'équation 22 implique en effet de manière simple que le pointEquation 22 indeed implies in a simple way that the point
R tourne autour du point de pivot B, ce qui établit la relation avec l’élévateur à ciseaux d'une manière simple puisque Ry, =0.R rotates around the pivot point B, which establishes the relationship with the scissor lift in a simple way since Ry, =0.
Ensuite, le point Q qui est exprimé dans le cadre (u,v) sous la forme Q=(Qu;Qv), qui fait la liaison avec le mécanisme de coin ou calage nécessite ainsi la réalisation des équations 11 et 12.Then, the point Q which is expressed in the frame (u,v) in the form Q=(Qu;Qv), which makes the connection with the wedge or wedging mechanism thus requires the realization of equations 11 and 12.
La relation entre le mécanisme de coin ou calage et l’élévateur à ciseaux peut donc être exprimée simplement en notant la relation entre ces deux points dans le triangle rectangle d'angle 82 et de sommet R et © : an =tan$, (eq. 23)The relationship between the wedge or wedging mechanism and the scissor lift can therefore be expressed simply by noting the relationship between these two points in the right triangle of angle 82 and vertex R and ©: an =tan$, (eq 23)
La relation entre m et a est alors obtenue en injectant l'équation 11 et l'équation 12 dans l'équation 23 :The relationship between m and a is then obtained by injecting equation 11 and equation 12 into equation 23:
Pour faciliter la résolution de l'équation 24, v2 est fixé à zéro pour le a le plus faible, ce qui permet de trouver la valeur de Ru utile pour le positionnement du mécanisme de coin ou calage par rapport à l’élévateur, bien qu'un certain réglage puisse être introduit au niveau des fixations de la came.To facilitate the resolution of equation 24, v2 is set to zero for the lowest a, which makes it possible to find the value of Ru useful for positioning the wedge or wedging mechanism relative to the elevator, although 'a certain adjustment can be introduced at the level of the cam fixings.
22 BE2022/609122 BE2022/6091
En cherchant une solution de came linéarisée, il suffit de trouver les deux extrémités des sections actives de la came.When looking for a linearized cam solution, one simply needs to find the two ends of the active sections of the cam.
Un premier prototype a été construit avec le bras de coin et les cames correspondant aux valeurs du modèle : Bl = ß2 = 29°34" avec quelques déviations mineures pendant la fabrication comme expliqué ci-dessous : e Pour o=8°26', m=x-3, ce qui, en utilisant l'équation 17, conduit à x=3,565mm et m=0, 565mm.A first prototype was built with the corner arm and cams corresponding to the model values: Bl = ß2 = 29°34" with some minor deviations during manufacturing as explained below: e For o=8°26', m=x-3, which, using equation 17, leads to x=3.565mm and m=0.565mm.
Y2 =0 est mis à zéro, ce qui permet d'extraire de l'équation 24 que R, =-321.8mm.Y2 =0 is set to zero, which allows us to extract from equation 24 that R, =-321.8mm.
Les équations 9-10 et 11-12 donnent alors le premier point théorique pour cette valeur la plus basse pour les deux cames :Equations 9-10 and 11-12 then give the first theoretical point for this lowest value for the two cams:
P, =59,5mm, P, =11,8mm, Qu =-268,5mm et Q, =-30, 2mm.P, =59.5mm, P, =11.8mm, Qu =-268.5mm and Q, =-30.2mm.
Les valeurs utilisées pour la fabrication des pièces étaient légèrement différentes et où :The values used for manufacturing the parts were slightly different and where:
P, =61,2mm, P, =13mm, Qu =-268,5mm et OQ, =-30, 2mn. e Pour a=21°, m=x, ce qui, en utilisant l'équation 17, conduit à m=x=21, 9mm.P, =61.2mm, P, =13mm, Qu =-268.5mm and OQ, =-30.2mn. e For a=21°, m=x, which, using equation 17, leads to m=x=21.9mm.
Pour trouver la valeur de v2 à a=21°, Le terme gauche de l’Eq. 24 est tracé en fonction de y2 dans la figure 4a.To find the value of v2 at a=21°, the left term of Eq. 24 is plotted against y2 in Figure 4a.
Parfois, il n'y a pas d'intersection avec l'axe y2, comme pour a=21°, de sorte que l'équation 24 n'est pas entièrement satisfaite. En raison du degré de liberté relatif que l'angle v2 peut prendre pour faire face à une petite déviation de la forme théorique, l'équilibre est observé sur notre premier prototype avant que le terme de gauche de l'équation 24 n'atteigne vraiment zéro. Par exemple, pour o=11.4° la valeur de y2 mesurée dans la Fig 4c est de 6.5° alors que la Fig4a prédit environ 10°.Sometimes there is no intersection with the y2 axis, such as for a=21°, so equation 24 is not fully satisfied. Due to the relative degree of freedom that angle v2 can take to accommodate a small deviation from the theoretical form, equilibrium is observed on our first prototype before the left-hand term of equation 24 actually reaches zero. For example, for o=11.4° the value of y2 measured in Fig 4c is 6.5° while Fig4a predicts around 10°.
23 BE2022/609123 BE2022/6091
La façon la plus simple de trouver le deuxième point pour déterminer la forme des deux cames pour la valeur d'assistance la plus élevée (o=21°) peut donc éviter la résolution de l'équation 24 mais plutôt fixer simplement une certaine valeur de y2 à 21°.The simplest way to find the second point to determine the shape of the two cams for the highest assistance value (o=21°) can therefore avoid solving equation 24 but rather simply fix a certain value of y2 at 21°.
En procédant ainsi, à ao=21°, pour le premier prototype une valeur de y2=26° puis en utilisant les équations 9-10 et 11-12 on obtient théoriquement :By proceeding in this way, at ao=21°, for the first prototype a value of y2=26° then using equations 9-10 and 11-12 we theoretically obtain:
Px=75, 6mm, Py=34, 6mm, Qu=-246,2mm et Qv=-61, 9mm.Px=75.6mm, Py=34.6mm, Qu=-246.2mm and Qv=-61.9mm.
Les valeurs effectivement utilisées pour fabriquer les pièces étaient légèrement différentes :The values actually used to make the parts were slightly different:
Px=77,3mm, Py=35, 8mm, Qu=-248,5mm et Qv=-60, 9mm.Px=77.3mm, Py=35.8mm, Qu=-248.5mm and Qv=-60.9mm.
Les figures 5 et 6 illustrent les profils respectivement pour une came inférieure et une came supérieure de ce prototype.Figures 5 and 6 illustrate the profiles respectively for a lower cam and an upper cam of this prototype.
Dans cet exemple, pour la came inférieure entre le début et la fin de l'assistance, APx=77,3-61,2=16, 1mm et APy=35,8- 13=22,8mm. De même pour la came supérieure, AQu=20m etIn this example, for the lower cam between the start and end of the assistance, APx=77.3-61.2=16.1mm and APy=35.8-13=22.8mm. Likewise for the upper cam, AQu=20m and
AQv=30.7mm.AQv=30.7mm.
L'angle d'inclinaison réel de la partie active de cette came diffère des valeurs B1 et ßß2 en raison du mouvement du mécanisme complet (tel que le pivot de coin A' avançant plus rapidement que le pivot du premier bras A de l'ascenseur, grâce à la présence d'une buselure créant une ouverture élargie autour du pivot du premier bras A à travers laquelle passe la poutre entraînant le mouvement du bras de coin A’).The actual tilt angle of the active part of this cam differs from the values B1 and ßß2 due to the movement of the complete mechanism (such as the corner pivot A' moving faster than the pivot of the first arm A of the elevator , thanks to the presence of a nozzle creating an enlarged opening around the pivot of the first arm A through which passes the beam causing the movement of the corner arm A').
Mais en plus de cela, le mécanisme de coin ou calage doit garder le contact avec le lift à l'aide des cames. Aux verticales passant par les points de contact des roues avec leur came respective (situées ici par exemple à environ 100mm du pivot de croisement des bras de levage 15), l’élévateur se déplace substantiellement vers le haut.But in addition to this, the wedge or wedging mechanism must maintain contact with the lift using the cams. In the verticals passing through the contact points of the wheels with their respective cam (located here for example at approximately 100mm from the crossing pivot of the lifting arms 15), the elevator moves substantially upwards.
24 BE2022/609124 BE2022/6091
Le modèle ci-dessus a été décrit pour un simple ascenseur à un étage ; cependant, il est courant d'avoir plusieurs étages, les bras étant disposés de manière articulée, en accordéon.The model above was described for a simple single-story elevator; however, it is common to have several floors, with the arms arranged in an articulated, accordion-like manner.
Par exemple, dans le cas d'un ascenseur à 2 étages, la hauteur z=2+ (2L sina ) et en utilisant L=100mm, on peut déduire que de a=8°26' à a=21°, Az=85mm. L'évolution y de 26° n'apporte que pour Ly =52mm une contribution de Az=(Lw +18,4+3 mm) :tan 26°= 36mm donc les Az=49mm restants doivent provenir de la came elle-même (dans ce cas Az=22,8mm pour la came inférieure et Az est d'environ 26mm pour la came supérieure puisqueFor example, in the case of a 2-story elevator, the height z=2+ (2L sina) and using L=100mm, we can deduce that from a=8°26' to a=21°, Az= 85mm. The evolution y of 26° only brings for Ly =52mm a contribution of Az=(Lw +18.4+3 mm): tan 26°= 36mm so the remaining Az=49mm must come from the cam itself (in this case Az=22.8mm for the lower cam and Az is approximately 26mm for the upper cam since
AQv=30,'7mm). De même, pour la came inférieure Ax=16mm et pour la came supérieure Ax=20mm, ce qui correspond à des angles physiques réels de 55° et 60° respectivement.AQv=30.7mm). Likewise, for the lower cam Ax=16mm and for the upper cam Ax=20mm, which corresponds to real physical angles of 55° and 60° respectively.
Comme on peut le voir sur la figure 4b, lorsque 81=82=55°, il existe alors toujours une intersection avec l'axe v2 et donc une solution exacte pour toutes les valeurs & énumérées jusqu'à 21°. Ainsi, en suivant la procédure ci-dessus, si des angles trop petits pour B1 et B2 sont sélectionnés, les angles résultants réels pour la pente de la came linéaire devraient être sensiblement plus élevés pour maintenir un contact entre le mécanisme de coin ou calage et la came supérieure pendant toute la phase d'assistance, ce qui proportionnellement impacterait négativement l'efficacité effective du mécanisme de coin global. Cependant, le maintien du contact entre le bras de coin et les cames pendant toute la phase d'assistance est favorisé par de grandes valeurs de B1 et B2. C'est la raison pour laquelle, pour le second prototype décrit ci- dessous, afin d'atteindre une plus grande efficacité d'assistance dans des contraintes d'espace drastiques, desAs can be seen in Figure 4b, when 81=82=55°, there is then always an intersection with the v2 axis and therefore an exact solution for all values & listed up to 21°. Thus, following the above procedure, if too small angles for B1 and B2 are selected, the actual resulting angles for the slope of the linear cam would have to be significantly higher to maintain contact between the wedge or timing mechanism and the upper cam during the entire assistance phase, which proportionally would negatively impact the effective efficiency of the overall wedge mechanism. However, maintaining contact between the corner arm and the cams throughout the assistance phase is favored by large values of B1 and B2. This is the reason why, for the second prototype described below, in order to achieve greater assistance efficiency within drastic space constraints,
25 BE2022/6091 cames inférieures et supérieures non linéaires ont été implémentées.25 BE2022/6091 non-linear lower and upper cams have been implemented.
Cames non linéairesNonlinear cams
Un second prototype a été fabriqué avec un bras de coin et des cames où la partie active linéaire des cames a été remplacée par des paraboles (équation du second ordre). Cela signifie que les angles apparents B1 et ß2 ne sont pas constants pendant la phase d'assistance. Les valeurs initiales des angles Bl et ß2 des cames sont maintenues très basses afin de maximiser l'efficacité de l'assistance pour les angles a les plus faibles alors que les cames présentent des valeurs B1 etA second prototype was manufactured with a wedge arm and cams where the linear active part of the cams was replaced by parabolas (second order equation). This means that the apparent angles B1 and ß2 are not constant during the assistance phase. The initial values of the angles Bl and ß2 of the cams are kept very low in order to maximize the effectiveness of the assistance for the lowest angles a while the cams have values B1 and
B2 plus importantes à la fin de l'assistance pour maintenir le contact entre le bras de coin et l’élévateur. Plus précisément, en prenant à titre d'exemple r, =14mm, r: =12mn, hu =24mm, Lg =52mm et L=165mn, la pente linéaire a d'abord été calculée pour faciliter la conception, en choisissant B = B > = 42°. Plutôt que de faire en sorte que le bras de coin entre en contact avec la pente de la came avec un angle aussi important pour toutes les positions de levage, la buselure sur le premier bras (mécanisme de décalage) a été ici sélectionnée avec une rainure circulaire plus grande de sorte que le point de pivot du coin A' soit situé à 13mm du pivot du premier brasB2 greater at the end of the assistance to maintain contact between the corner arm and the riser. More precisely, taking as an example r, =14mm, r: =12mn, hu =24mm, Lg =52mm and L=165mn, the linear slope was first calculated to facilitate the design, choosing B = B > = 42°. Rather than having the wedge arm contact the slope of the cam at such a large angle for all lifting positions, the nozzle on the first arm (offset mechanism) has here been selected with a groove circular larger so that the pivot point of corner A' is located 13mm from the pivot of the first arm
A à o=8°26', puis A' se confondra avec A à o=21°. La pente linéaire du côté ascendant des cames est ainsi remplacée par un profil parabolique, commençant par un angle B très faible à a =8°26' qui augmentera jusqu'à un angle B=42° à o=21°. e Pour o=8°26', m=x-13, ce qui, en utilisant l'équation 17, conduit à x=3.565mm et donc m=-9.43mm. Notez qu'une solution de pente linéaire qui pourrait servir de guide pour obtenir celle du second ordre est obtenue ici en utilisant l'Eg. 24 pour Ru=-301.7mm.A at o=8°26', then A' will merge with A at o=21°. The linear slope of the ascending side of the cams is thus replaced by a parabolic profile, starting with a very low angle B at a =8°26' which will increase to an angle B=42° at o=21°. e For o=8°26', m=x-13, which, using equation 17, leads to x=3.565mm and therefore m=-9.43mm. Note that a linear slope solution that could serve as a guide to obtaining the second order one is obtained here using Eg. 24 for Ru=-301.7mm.
26 BE2022/609126 BE2022/6091
On trouve le premier point (Px1, Pyl) de la parabole de la came inférieure en fixant y2=0 à cet angle a et en choisissant que la roue du bras de coin est tangente à cette parabole. Ainsi Pa =mtLu =42.57mm et Pu =hw - r1=10mm.We find the first point (Px1, Pyl) of the parabola of the lower cam by setting y2=0 at this angle a and choosing that the wheel of the corner arm is tangent to this parabola. So Pa =mtLu =42.57mm and Pu =hw - r1=10mm.
On trouve le premier point (Qx1, Qyl) de la parabole de la came supérieure en fixant y2=0 à cet angle a et en choisissant que la roue du bras de coin est tangente à cette parabole. Ainsi, Qu =m+Lw =42,57mm et On =hn +r2=36mm. En utilisant l'équation 4, ce point dans le repère (u,v) a pour coordonnées Qul=-286,1mm et Qvl=- 30, 3mm. e Pour o=21°, m=x=21,92mm. Le deuxième point (Po , Py ) de la parabole de la came inférieure est donné par Ps =m+Ly +rlsinB1=83,29mm et P,, =35,8mm (même hauteur que le point final de la conception de la pente linéaire).We find the first point (Qx1, Qyl) of the parabola of the upper cam by setting y2=0 at this angle a and choosing that the wheel of the corner arm is tangent to this parabola. Thus, Qu =m+Lw =42.57mm and On =hn +r2=36mm. Using equation 4, this point in the reference frame (u,v) has coordinates Qul=-286.1mm and Qvl=-30.3mm. e For o=21°, m=x=21.92mm. The second point (Po , Py ) of the lower cam parabola is given by Ps =m+Ly +rlsinB1=83.29mm and P,, =35.8mm (same height as the end point of the slope design linear).
La parabole pour la came inférieure a donc une partie active lors de l'assistance d'équation : y=alx-Pa)?+Py1 où a= D= 0, 0156 (Eq. 25)The parabola for the lower cam therefore has an active part during the equation assistance: y=alx-Pa)?+Py1 where a= D= 0.0156 (Eq. 25)
Le deuxième point (Qu , Qu ) de la parabole de la came supérieure est trouvé en fixant y2=26° à cet angle a de manière similaire (c'est aussi le point final de la conception de la pente linéaire). Donc Qu =-244.1mm et Q,2 =-63.5mm.The second point (Qu , Qu ) of the upper cam parabola is found by setting y2=26° at this angle a in a similar manner (this is also the end point of the linear slope design). So Qu =-244.1mm and Q,2 =-63.5mm.
La parabole de la came supérieure étant tournée de 8°43 par rapport à l'axe u, l'équation de sa partie active s'exprime plus facilement en coordonnées paramétriques. En effet, en fixant x(t)=t-0x1 et y(t)=-b(t-0x1)2+0y1, où b= 22% =0.012.The parabola of the upper cam being rotated by 8°43 relative to the u axis, the equation of its active part is more easily expressed in parametric coordinates. Indeed, by setting x(t)=t-0x1 and y(t)=-b(t-0x1)2+0y1, where b= 22% =0.012.
27 BE2022/609127 BE2022/6091
En utilisant l’Eq.5 avec o=-8°26', les équations paramétriques de la partie active de la came supérieure dans le référentiel (u,v) sont alors : u(t) = (t — Q,1) cos 8,43 + (b(t — Qx1)“ +Q,1)sin 8,43 (Eq. 26) v(t) = —(t— Q,1) sin 8,43 + (b(t — Q,1)* + Q,1) cos 8,43 (Eq. 27)Using Eq.5 with o=-8°26', the parametric equations of the active part of the upper cam in the frame of reference (u,v) are then: u(t) = (t — Q,1) cos 8.43 + (b(t — Qx1)“ +Q,1)sin 8.43 (Eq. 26) v(t) = —(t— Q,1) sin 8.43 + (b(t — Q,1)* + Q,1) cos 8.43 (Eq. 27)
La figure 7 représente la forme de la came inférieure et la figure 8 illustre le profil de la came supérieure fabriquée pour ce deuxième prototype.Figure 7 shows the shape of the lower cam and Figure 8 illustrates the profile of the upper cam manufactured for this second prototype.
En référence aux figures 9 à 16, l'application opérationnelle du mécanisme de coin ou calage de l'invention sera détaillée, en utilisant les cames du deuxième prototype ci-dessus à titre d'illustration.With reference to Figures 9 to 16, the operational application of the wedge or wedging mechanism of the invention will be detailed, using the cams of the second prototype above by way of illustration.
Un dispositif de levage 101 tel que connu dans l'art comprend une base 111 et une plate-forme 112 placées au-dessus d'un mécanisme de ciseaux 110, ici un mécanisme à deux étages, comprenant un premier bras 113 avec une extrémité inférieure mobile 123 et un second bras 114 avec une extrémité 124 monté de manière pivotante sur la base, les deux bras ayant ici par exemple une distance entre leurs pivots de 21=330mm. La longueur totale du bras 114 est par exemple de 356 mm, tandis que la longueur totale du bras 113 est par exemple de 366 mm (ce bras étant plus long du fait de la présence de la buselure). Ces bras sont reliés ensemble autour de leur point central par un pivot 115, et dans lequel la plate-forme 112 est mobile d'une position basse (figure 9) à une position haute sous l'action d'un actionneur sur une poutre transversale 116 disposée perpendiculairement au plan des bras de ciseaux.A lifting device 101 as known in the art comprises a base 111 and a platform 112 placed above a scissor mechanism 110, here a two-stage mechanism, comprising a first arm 113 with a lower end movable 123 and a second arm 114 with one end 124 pivotally mounted on the base, the two arms having here for example a distance between their pivots of 21=330mm. The total length of arm 114 is for example 356 mm, while the total length of arm 113 is for example 366 mm (this arm being longer due to the presence of the nozzle). These arms are connected together around their central point by a pivot 115, and in which the platform 112 is movable from a low position (Figure 9) to a high position under the action of an actuator on a transverse beam 116 arranged perpendicular to the plane of the scissor arms.
La poutre transversale 116 est agencée pour, lors de son actionnement, déplacer l'extrémité inférieure mobile 123 du premier bras vers ou s’écartant de l'extrémité 124 du secondThe transverse beam 116 is arranged to, when actuated, move the movable lower end 123 of the first arm towards or away from the end 124 of the second
28 BE2022/6091 bras. Par exemple, la poutre transversale est couplée à une vis-mère, disposée horizontalement sur la base du dispositif de levage, la vis étant actionnée par un moteur.28 BE2022/6091 arm. For example, the transverse beam is coupled to a lead screw, arranged horizontally on the base of the lifting device, the screw being actuated by a motor.
La poutre transversale 116 traverse l'extrémité inférieure 123 du premier bras 113 à travers une buselure 125, qui présente un trou de section allongée permettant à la poutre transversale de coulisser dans ladite buselure. Une buselure appropriée est par exemple illustrée sur la figure 15.The transverse beam 116 passes through the lower end 123 of the first arm 113 through a nozzle 125, which has a hole of elongated section allowing the transverse beam to slide in said nozzle. A suitable nozzle is for example illustrated in Figure 15.
L'extrémité de la poutre transversale 116 est reliée de manière pivotante à une extrémité 151 d'un mécanisme de coin 150 comportant : - un bras de coin 152 (ou liaison pivot de calage) disposé dans un plan parallèle aux bras 13 et 14 des bras de ciseaux et ayant ici une longueur totale de 83mm avec une distance inter-axe correspondante A'O= 55 mm, soit moins de la moitié de la longueur des bras de ciseaux (L=165mm), - un rouleau à double roues étant monté sur l'autre extrémité du bras 152, avec une roue externe 154 et une roue interne 153, - une came inférieure 155 étant disposée sur la base 111, sur le trajet de la roue à galets extérieure 154, et - une came supérieure 156 étant disposée sur le deuxième bras 114 de l'élévateur à ciseaux, dans le plan de la roue interne 153 du rouleau. Dans la position de levage la plus basse, la came supérieure et la came inférieure se trouvent l'une à côté de l'autre, de sorte que la roue interne 153 et la roue externe 154 sont en contact avec leur came respective.The end of the transverse beam 116 is pivotally connected to one end 151 of a corner mechanism 150 comprising: - a corner arm 152 (or wedging pivot connection) arranged in a plane parallel to the arms 13 and 14 of the scissor arm and here having a total length of 83mm with a corresponding inter-axis distance A'O= 55 mm, or less than half the length of the scissor arms (L=165mm), - a roller with double wheels being mounted on the other end of the arm 152, with an external wheel 154 and an internal wheel 153, - a lower cam 155 being arranged on the base 111, on the path of the external roller wheel 154, and - an upper cam 156 being arranged on the second arm 114 of the scissor lift, in the plane of the internal wheel 153 of the roller. In the lowest lifting position, the upper cam and the lower cam are next to each other, so that the inner wheel 153 and the outer wheel 154 are in contact with their respective cams.
Lorsque la plate-forme est dans sa position la plus basse, la poutre transversale 116 traverse la buselure 125 de l'extrémité inférieure 123 du premier bras, près du côté gauche de la buselure. Pour commencer à soulever la plate-When the platform is in its lowest position, the transverse beam 116 passes through the bushing 125 of the lower end 123 of the first arm, near the left side of the bushing. To start lifting the platform-
29 BE2022/6091 forme, la poutre transversale 116 est actionnée vers la droite. Au début du mouvement (phase d'assistance), la poutre transversale 116 coulisse librement dans la buselure, sans exercer d'effort sur le premier bras. Par exemple, la buselure permet ici à la poutre transversale de parcourir 13 mn entre les deux extrémités de la buselure. Lorsque la poutre atteint la deuxième extrémité de la buselure à droite, elle occupe la position de pivotement A du premier bras. La poutre transversale applique cependant une force latérale sur le bras de coin 152. La roue extérieure 154 du galet commence à rouler sur la came inférieure 155 à profil montant. La roue interne associée 153 du galet roule sur la came supérieure 156, en communiquant à ladite came supérieure une force de réaction vers le haut qui entraîne le soulèvement du deuxième bras 114 (auquel est fixée la came supérieure).29 BE2022/6091 shape, the transverse beam 116 is actuated to the right. At the start of the movement (assistance phase), the transverse beam 116 slides freely in the nozzle, without exerting any force on the first arm. For example, the nozzle here allows the transverse beam to travel 13 minutes between the two ends of the nozzle. When the beam reaches the second end of the nozzle on the right, it occupies the pivoting position A of the first arm. The transverse beam, however, applies a lateral force to the corner arm 152. The outer roller wheel 154 begins to roll on the lower cam 155 with a rising profile. The associated internal wheel 153 of the roller rolls on the upper cam 156, communicating to said upper cam an upward reaction force which causes the lifting of the second arm 114 (to which the upper cam is attached).
Pour un angle correspondant à Ao = 21° - 8°26' = 12°34' le point de pivot du bras de coin (poutre 116) fera une course qui est ici 13mm plus longue que la course du pivot A du premier bras. La longueur d'arc à l'intérieur de la rainure de la buselure est donc de 13mm (comme illustré sur la figure 17) et le cercle correspondant qui présente une telle longueur d'arc pour un angle de Ao a un rayon donné par : Rbushing = 13mm / Ao = 59,3mm. La projection horizontale de cet arc de rainure est Rbushing . sin(Ao) = 12,9 mm.For an angle corresponding to Ao = 21° - 8°26' = 12°34' the pivot point of the corner arm (beam 116) will make a stroke which is here 13mm longer than the stroke of the pivot A of the first arm. The arc length inside the groove of the nozzle is therefore 13mm (as illustrated in Figure 17) and the corresponding circle which has such an arc length for an angle of Ao has a radius given by: Rbushing = 13mm / Ao = 59.3mm. The horizontal projection of this groove arc is Rbushing. sin(Ao) = 12.9 mm.
Lorsque les roues du rouleau ont atteint le sommet des cames, la phase d'assistance est terminée, la poutre transversale qui avance a atteint le point de pivot A du premier bras 113 et va maintenant appliquer une force directement sur ce bras, selon le principe classique des ciseaux de levage. Le rouleau du bras de coin peut alors rouler librement sur la base 111.When the roller wheels have reached the top of the cams, the assistance phase is over, the advancing transverse beam has reached the pivot point A of the first arm 113 and will now apply a force directly to this arm, according to the principle classic scissor lift. The roller of the corner arm can then roll freely on the base 111.
30 BE2022/609130 BE2022/6091
Lors de la phase de descente de la plate-forme 112, la poutre transversale 116 commande le premier bras 113 pendant tout le mouvement de descente, à l'exception d'une première phase correspondant au déplacement de la poutre 116 à l'intérieur de la buselure 125, d'un côté à l'autre. Lorsqu'on atteint de faibles angles ao, le rouleau du mécanisme de coin ou calage roule simplement sur les cames dans le sens inverse.During the descent phase of the platform 112, the transverse beam 116 controls the first arm 113 during the entire descent movement, with the exception of a first phase corresponding to the movement of the beam 116 inside the platform. the nozzle 125, from one side to the other. When low angles ao are reached, the roller of the wedge or wedge mechanism simply rolls on the cams in the opposite direction.
En référence à la figure 18, les forces impliquées pour un élévateur en ciseaux à deux étages selon l'invention vont maintenant être détaillées.With reference to Figure 18, the forces involved for a two-stage scissor lift according to the invention will now be detailed.
La charge W est divisée en une moitié (W/2) appliquée au pointThe load W is divided into one half (W/2) applied to the point
E (sous une extrémité de la plate-forme) et l'autre moitié au point F (sous l'autre extrémité de la plate-forme). Le poids de la plate-forme à ciseaux elle-même, Wa, agit sur le centre de masse de la plate-forme. Le poids total (W+Wa) provoque une réaction au sol dirigée vers le haut et répartie pour une moitié, (W+Wa) /2, au point A! (point de pivotement du mécanisme de coin ou calage associé au premier bras de la plate-forme à ciseaux, à l'extrémité de la poutre motrice transversale) et pour l'autre moitié au point B (point de pivotement du second bras) de la plate-forme. L'élévateur transmet une force horizontale FBy au point de pivotement fixeE (under one end of the platform) and the other half at point F (under the other end of the platform). The weight of the scissor platform itself, Wa, acts on the center of mass of the platform. The total weight (W+Wa) causes a reaction on the ground directed upwards and distributed for one half, (W+Wa) /2, at point A! (pivot point of the wedge mechanism or wedging associated with the first arm of the scissor platform, at the end of the transverse driving beam) and for the other half at point B (pivot point of the second arm) of the platform. The elevator transmits a horizontal force FBy to the fixed pivot point
B, qui provoque une réaction d'amplitude égale mais de direction opposée. Le vérin transmet une force horizontale au point A' noté ici Fscrew. D est l'articulation du premier bras à deux étages, et G est l'articulation du deuxième bras à deux étages. Pour énumérer toutes les forces agissant sur les bras inférieurs AD et BG, on montre également que l'étage supérieur de levage applique des forces verticales W/2 aux points D etB, which causes a reaction of equal amplitude but opposite direction. The cylinder transmits a horizontal force to point A' denoted here Fscrew. D is the joint of the first two-stage arm, and G is the joint of the second two-stage arm. To list all the forces acting on the lower arms AD and BG, it is also shown that the upper lifting stage applies vertical forces W/2 at points D and
G, ainsi que des forces horizontales qui s'élèvent à Wcota.G, as well as horizontal forces which rise at Wcota.
L'étage inférieur de levage induit des réactions opposéesThe lower lifting stage induces opposite reactions
31 BE2022/6091 également en D et G, ayant la même amplitude mais une force opposée.31 BE2022/6091 also in D and G, having the same amplitude but an opposite force.
La roue de rayon rl montée sur l'axe transversal passant par le point O du rouleau de calage exerce une force perpendiculaire à la came inférieure au point P, qui se décompose en une partie horizontale FPx et une partie verticale FPy. La réaction de la came inférieure sur cette roue crée des forces égales et opposées en direction. De même, la roue de rayon r2 montée sur le même axe transversal passant par le point O du rouleau de calage exerce une force perpendiculaire à la came supérieure au point Q, qui se décompose en une partie horizontale FQx et une partie verticale FQy avec sa réaction égale et opposée de la came supérieure.The wheel of radius rl mounted on the transverse axis passing through the point O of the wedging roller exerts a force perpendicular to the lower cam at the point P, which is broken down into a horizontal part FPx and a vertical part FPy. The reaction of the lower cam on this wheel creates equal and opposite forces in direction. Likewise, the wheel of radius r2 mounted on the same transverse axis passing through the point O of the wedging roller exerts a force perpendicular to the cam greater than the point Q, which is broken down into a horizontal part FQx and a vertical part FQy with its equal and opposite reaction of the upper cam.
On considère toutes les forces de réaction agissant sur le bras de coin seul qui est également en équilibre statique.We consider all the reaction forces acting on the corner arm alone which is also in static equilibrium.
La somme des forces horizontales agissant sur le coin étant nulle, YF =0 donc :The sum of the horizontal forces acting on the corner being zero, YF =0 therefore:
Fscrew — Fpx — Fox = 0 et donc Fox = Fscrew — Fpx (Eq. 26)Fscrew — Fpx — Fox = 0 and therefore Fox = Fscrew — Fpx (Eq. 26)
La somme des forces verticales agissant sur le coin étant nulle, XF, =0 donc : —Fpy + Foy = 0 et donc Fpy = Foy (Eq. 27)The sum of the vertical forces acting on the corner being zero, XF, =0 therefore: —Fpy + Foy = 0 and therefore Fpy = Foy (Eq. 27)
La géométrie de la came inférieure donne aussi : pu = tanßı et donc Fp, = Fp,tanf, (Eq. 28)The geometry of the lower cam also gives: pu = tanßı and therefore Fp, = Fp,tanf, (Eq. 28)
Et similairement, la géométrie de la came supérieure donne : > = tan(ß, + a) et donc Fo, = Foytan(B,+a) (Eg. 29)And similarly, the geometry of the upper cam gives: > = tan(ß, + a) and therefore Fo, = Foytan(B,+a) (Eg. 29)
La combinaison de l'équation 26 et de l'équation 28 donne :Combining equation 26 and equation 28 gives:
Fox = Fscrew — Fpy tan; (Eq. 30)Fox = Fscrew — Fpy tan; (Eq. 30)
En combinant l'équation 27 et l'équation 30, on obtient :By combining equation 27 and equation 30, we obtain:
Fox = Fscrew — Foy tan B; (Eq. 31)Fox = Fscrew — Foy tan B; (Eq. 31)
32 BE2022/609132 BE2022/6091
Enfin, la combinaison de l'équation 29 et de l'équation 31 permet de résoudre FQy :Finally, the combination of equation 29 and equation 31 allows us to solve FQy:
Foy = In (Eq. 32)Foy = In (Eq. 32)
Maintenant que FOy est connu, FQx peut être déduit à l'aide de l'équation 31 :Now that FOy is known, FQx can be deduced using equation 31:
For andere (Eq. 33)For andere (Eq. 33)
L'amplitude totale de FO étant simplement F= (Fox) + (Foy) nous pouvons obtenir FO, , c'est-à-dire que la composante utile de FO qui est dirigée perpendiculairement au bras inférieurThe total amplitude of FO being simply F= (Fox) + (Foy) we can obtain FO, , that is to say that the useful component of FO which is directed perpendicular to the lower arm
BG, et qui est capable d'induire un moment autour du point de pivot de l'élévateur C. Puisque par géométrie Fo, =Focosfz, on peut écrireBG, and which is capable of inducing a moment around the pivot point of the elevator C. Since by geometry Fo, =Focosfz, we can write
Fo = ee IT + (Gan + a)? (Eq. 34)Fo = ee IT + (Gan + a)? (Eq. 34)
Pour le premier prototype (came linéaire), avec Bl=B2=29°34' et à la position la plus basse ao=8°26', l'équation 34 donne FO =0,82 Fscrew. La distance utile L à à =8°26' pour ce prototype est mesurée à 96,1mm. Nous devons obtenir le même moment autour du point C de 156,7 Nm donné par l'équation 3 pour le cas sans assistance et avec Fscrew=6475N. Lorsque le mécanisme à coin de l'invention est présent, ce moment s'élève à M=Fg;"For the first prototype (linear cam), with Bl=B2=29°34' and at the lowest position ao=8°26', equation 34 gives FO =0.82 Fscrew. The useful distance L at =8°26' for this prototype is measured at 96.1mm. We must obtain the same moment around point C of 156.7 Nm given by equation 3 for the case without assistance and with Fscrew=6475N. When the wedge mechanism of the invention is present, this moment rises to M=Fg;"
L; et est obtenu avec Fscrew=1992 N. Une efficacité théorique de l'assistance à la position de levage la plus basse permet donc une réduction de la force de l'actionneur de 69%.L; and is obtained with Fscrew=1992 N. Theoretical efficiency of the assistance at the lowest lifting position therefore allows a reduction in the actuator force of 69%.
Dans la pratique, certaines approximations ayant été faites, le gain d'efficacité peut être plus faible, selon l'importance de la différence entre les profils de came réels et le modèle théorique.In practice, some approximations having been made, the efficiency gain may be lower, depending on the importance of the difference between the real cam profiles and the theoretical model.
En effet, il existe une divergence, comme déjà indiqué, entre les angles 81 et B2 utilisés pour générer la forme des camesIndeed, there is a divergence, as already indicated, between the angles 81 and B2 used to generate the shape of the cams
33 BE2022/6091 et leurs dimensions angulaires physiques réelles. Pour déduire l'efficacité réelle de l'assistance du coin, il faut utiliser les dimensions angulaires réelles résultantes (celles qui assurent le contact entre le bras de coin, les cames et l'élévateur pendant toute la phase d'assistance). Ainsi, pour le premier prototype, il faut utiliser la pente physique de la came inférieure (55°) et celle de la came supérieure (60°) telles qu'elles ont été fabriquées. L'équation 34 donne alors33 BE2022/6091 and their actual physical angular dimensions. To deduce the real effectiveness of the corner assistance, the resulting real angular dimensions (those which ensure contact between the corner arm, the cams and the riser during the entire assistance phase) must be used. Thus, for the first prototype, it is necessary to use the physical slope of the lower cam (55°) and that of the upper cam (60°) as they were manufactured. Equation 34 then gives
FO. =0.34 Fscrew, Li à Q=8°26' est toujours de 96.1mm mais le moment de 156.7Nm est alors obtenu avec Fscrew=4745N donc une efficacité d'assistance réelle à la position de levée la plus basse donne une réduction de la force d'actionnement de 27% pour ce premier prototype avec cames linéaires.FO. =0.34 Fscrew, Li at Q=8°26' is still 96.1mm but the moment of 156.7Nm is then obtained with Fscrew=4745N therefore a real assistance efficiency at the lowest lifting position gives a reduction in the actuation force of 27% for this first prototype with linear cams.
Les temps de levage et d'abaissement ont été mesurés sur le premier prototype et sont rassemblés dans le tableau 1 :The lifting and lowering times were measured on the first prototype and are summarized in table 1:
MCMC
Tableau 1Table 1
Le temps nécessaire pour soulever le poids vers le haut est bien sûr légèrement supérieur à celui nécessaire pour le descendre.The time required to lift the weight up is of course slightly longer than that required to lower it.
Le premier prototype à cames linéaires permettait de soulever des poids allant jusqu'à 36 kg.The first prototype with linear cams made it possible to lift weights of up to 36 kg.
Il ressort de l'équation 34 que pour maximiser FQ et donc l'efficacité de l'assistance du mécanisme de coin, B1 et B2 doivent idéalement être aussi petits que possible. Cependant, si B1 et B2 sont trop petits, le bras de coin ne pourra pasIt follows from equation 34 that to maximize FQ and therefore the effectiveness of the wedge mechanism assistance, B1 and B2 should ideally be as small as possible. However, if B1 and B2 are too small, the corner arm will not be able to
34 BE2022/6091 garder le contact avec l’élévateur et son bras supérieur 114 jusqu’à o=21°. Par conséquent, une came non linéaire a été construite pour le deuxième prototype, la partie initiale de la came ayant de petites valeurs Bl et ß2 pour augmenter l'efficacité à faible valeur a. La came évolue ensuite vers des valeurs B1 et B2 plus importantes afin de toujours garder le contact entre le bras de coin et la came supérieure. De tels profils de came permettent d'atteindre des efficacités proches de l'efficacité théorique calculée ci-dessus. En conséquence, les actionneurs adaptés, par exemple les moteurs, peuvent être beaucoup moins puissants que ceux nécessaires à la levée des élévateurs en ciseaux existants. Il en résulte également des économies d'énergie conséquentes.34 BE2022/6091 keep contact with the elevator and its upper arm 114 until o=21°. Therefore, a nonlinear cam was constructed for the second prototype, with the initial part of the cam having small Bl and ß2 values to increase the efficiency at low a value. The cam then evolves towards greater values B1 and B2 in order to always keep contact between the corner arm and the upper cam. Such cam profiles make it possible to achieve efficiencies close to the theoretical efficiency calculated above. As a result, suitable actuators, for example motors, may be much less powerful than those required to lift existing scissor lifts. This also results in significant energy savings.
Pour combiner les propriétés des cames linéaires et des cames courbes, un autre prototype a été fabriqué. En référence à la figure 19, une came supérieure 180 présente une pente descendante qui est une courbe de second ordre comme illustré sur la figure 8 sur une partie de sa longueur (à gauche de la ligne verticale pointue). L'extrémité de la pente (à droite de la ligne verticale pointue) est cependant usinée davantage pour obtenir une ligne droite.To combine the properties of linear cams and curved cams, another prototype was made. Referring to Figure 19, an upper cam 180 has a downward slope which is a second order curve as illustrated in Figure 8 over part of its length (to the left of the sharp vertical line). The end of the slope (to the right of the sharp vertical line), however, is machined further to obtain a straight line.
Un premier effet bénéfique observé est un mouvement de retour plus régulier des roues du rouleau lorsque l'ascenseur descend, notamment lorsque le contact entre les cames et les roues est rétabli.A first beneficial effect observed is a more regular return movement of the roller wheels when the elevator descends, particularly when contact between the cams and the wheels is reestablished.
Les essais de levage ont été effectués dans les mêmes conditions que celles décrites précédemment. Ils démontrent en en outre un effet bénéfique d'un tel profil à la mise en charge de la plate-forme. Les temps de levage et de descenteThe lifting tests were carried out under the same conditions as those described previously. They further demonstrate a beneficial effect of such a profile on platform loading. Lifting and lowering times
35 BE2022/6091 de différentes charges avec ce profil hybride pour la came supérieure sont rassemblés dans le tableau 2.35 BE2022/6091 of different loads with this hybrid profile for the upper cam are collected in table 2.
Wa W+Wa | temps écoulé | temps d'arrêtWa W+Wa | elapsed time | break time
LATHERE
Tableau 2Table 2
Le léger usinage de la came supérieure a permis au systeme de soulever des poids totaux allant jusqu'à 50 kg.The light machining of the upper cam allowed the system to lift total weights of up to 50 kg.
De tels dispositifs de levage peuvent avantageusement être utilisés dans une machine à empiler le papier, car le mécanisme global est très compact.Such lifting devices can advantageously be used in a paper stacking machine, because the overall mechanism is very compact.
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