Манипулятор

Изобретение относится к технологическому оборудованию и может быть использовано в манипуляторах. Манипулятор включает опорно-поворотное устройство, установленную на нем шарнирно-сочлененную стрелу, последняя секция которой выполнена телескопической с подвижными и неподвижной частями, силовые цилиндры, один из которых шарнирно связан с колонной и корневой секцией стрелы, а другой - с последней и неподвижной частью телескопической секции стрелы, и привод подвижных частей и телескопической секции, выполненный в виде трособлочной системы, включающий полиспаст, блоки которого смонтированы на противоположных концах второго силового цилиндра, и трос, один конец которого соединен с одной из осей блоков полиспаста, а другой - с подвижными частями телескопической секции. Другой конец троса после полиспаста пропущен через отверстия в кронштейнах, жестко закрепленных на неподвижной и подвижных частях телескопической секции, и закреплен на конце последней подвижной части телескопической секции. На каждой подвижной части телескопической секции между кронштейнами установлены пружины сжатия. Достигается упрощение привода, уменьшение шарнирных сочленений и повышение долговечности. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к грузоподъемному оборудованию и может быть использовано в манипуляторах, применяемых в лесной промышленности и лесном хозяйстве.

Известен манипулятор, включающий опорно-поворотное устройство, установленную на нем шарнирно-сочлененную стрелу, полезная секция которой выполнена телескопической с подвижной и неподвижной частями, привод подъема-опускания первой секции стрелы, привод подтягивания-отталкивания телескопической секции стрелы и привод подвижной части телескопической секции, выполненный в виде шарнирно сопряженных друг с другом рычагов, один из которых шарнирно соединен с подвижной частью телескопической секции, а другой - с ее неподвижной частью (Авторское свидетельство СССР №544606, Кл. В66С 23/04, 1970).

В известном манипуляторе относительно сложная конструкция гидросистемы и высокие динамические нагрузки, что снижает эксплуатационные характеристики и эффективность его работы.

Известен также манипулятор, включающий опорно-поворотное устройство, установленную на нем шарнирно-сочлененную стрелу, последняя секция которой выполнена телескопической с подвижными и неподвижной частями, силовые цилиндры, один из которых шарнирно связан с колонной и корневой секцией стрелы, а другой - с последней и неподвижной частью телескопической секции стрелы, и привод подвижных частей телескопической секции, выполненный в виде трособлочной системы, включающей полиспаст, блоки которого смонтированы на противоположных концах второго силового цилиндра, и трос, один конец которого соединен с одной из осей блоков полиспаста, а другой - с подвижной частью телескопической секции (Авторское свидетельство СССР №1768497, Кл. В66С 23/04, 1989).

Недостатком данного манипулятора является относительная сложность привода подвижных частей телескопической секции, особенно когда подвижных частей в телескопической секции две и более, множество шарниров в приводе, что снижает долговечность и увеличивает материалоемкость.

Для устранения указанных недостатков в манипуляторе, включающем опорно-поворотное устройство, установленную на нем шарнирно-сочлененную стрелу, последняя секция которой выполнена телескопической с подвижными и неподвижной частями, силовые цилиндры, один из которых шарнирно связан с колонной и корневой секцией стрелы, а другой - с последней и неподвижной частью телескопической секции стрелы, и привод подвижных частей телескопической секции, выполненный в виде трособлочной системы, включающей полиспаст, блоки которого смонтированы на противоположных концах второго силового цилиндра, и трос, один конец которого соединен с одной из осей блоков полиспаста, а другой - с подвижной частью телескопической секции, другой конец троса, после полиспаста, пропущен через отверстия в кронштейнах, жестко закрепленных на дальних концах неподвижной и подвижных частях телескопической секции, и закреплен на дальнем конце последней подвижной части телескопической секции, над каждой подвижной частью телескопической секции, между кронштейнами, установлены пружины сжатия, при этом усилие сжатия пружин пропорционально уменьшается по мере их удаления от неподвижной части телескопической секции, трос расположен сверху телескопической секции.

Такая конструкция манипулятора упрощает привод подвижных частей телескопической секции, уменьшает количество шарнирных сочленений, что повышает долговечность и снижает материалоемкость.

В патентной и научно-технической литературе подобной конструкции манипулятора нами не обнаружено.

На фиг.1 изображена схема манипулятора, вид сбоку; на фиг.2 - то же, разрез кронштейна с отверстием для троса; на фиг.3 - то же, схема запасовки троса трособлочной системы.

Манипулятор включает опорно-поворотное устройство 1 с колонной 2, на которой шарнирно установлена шарнирно сочлененная двухсекционная стрела с главным (корневым) звеном 3, его приводом 4, и конечной телескопической секцией 5, снабженной приводом ее 6 и грузозахватным устройством 7 с приводом 8. В качестве приводов 4, 6 и 8 могут быть использованы, например, силовые гидроцилиндры. Телескопическая секция 5 имеет неподвижную часть 9 в виде полого корпуса, подвижные части 10, 11, 12, 13, выполненные также в виде полых корпусов и 14 в виде грузонесущей балки, к концу которой прикреплено грузозахватное устройство 7 с приводом 8. Подвижных частей может быть меньше или больше, что зависит от назначения манипулятора и его максимальной величины вылета. При этом последняя подвижная часть выполнена в виде грузонесущей балки, а остальные - в виде полых корпусов. На частях 9, 10, 11, 12, 13 и 14 сверху жестко закреплены кронштейны 15, 16, 17, 18, 19 и 20 с отверстиями в них 21. В кронштейне 20 части 14 закреплен один конец троса 22 привода подвижных частей 10...14. Другой конец троса 22 пропущен через отверстия 21 кронштейнов 15...19, неподвижный блок 23, установленный на неподвижной части 9, подвижные блоки 24, установленные на оси 25 шарнира соединения штока гидроцилиндра 6 с неподвижной частью 9 телескопической секции 5 и неподвижные блоки 26, закрепленные на оси 27 шарнира соединения гидроцилиндра 6 с главным звеном 3, и соединен, в зависимости от кратности полиспаста, с осью 25 или 27. Между кронштейнами 15 и 16, 16 и 17, 17 и 18, 18 и 19, 19 и 20 установлены соответственно пружины сжатия 28, 29, 30, 31 и 32, при этом трос 22 пропущен внутри пружин сжатия 28...32, а кронштейны 15...19 могут быть жестко закреплены на подвижных частях 10...13 и неподвижной части 9, в зависимости от длин пружин сжатия 28...32 в их сжатом положении, не на их концах, а приближены в сторону неподвижного блока 23. Максимальный ход подвижных частей 10...14 (L max) телескопической секции 5, кратность полиспаста (n) и величина хода тока второго силового цилиндра 6 (l г/ц) взаимосвязаны зависимостью . Усилие сжатия каждой из пружин n сжатия 28...32 по мере ее удаления от неподвижной части 9 телескопической секции 5 пропорционально уменьшается.

Манипулятор работает следующим образом.

Манипулятор работает по циклу шарнирно-сочлененного манипулятора, т.е. оператор управляет приводами 4, 6, 8 и опорно-поворотного устройства 1. При работе привода 6 на подтягивание телескопической секции 5 шток первого выталкивается, и расстояние между осями 25 и 27 увеличивается, трос 22 начинает втягивать подвижные части 10...14 внутрь неподвижной части 9, сжимая при этом пружины сжатия 28...32. Но так как усилие сжатия пружины 32 меньше, чем пружины 31, а последней меньше, чем пружины 30, и самое большое усилие сжатия пружины 28, то сначала втягивается подвижная часть 14 в подвижную часть 13 и при максимальном ходе штока привода 6 на выталкивание подвижные части 10...14 будут втянуты внутрь неподвижной части 9 и грузозахватное устройство 7 будет подтянуто в сторону коренной секции 3. Так как трос 22 расположен сверху неподвижной 9 и подвижной частей 10...14, то он увеличивает момент сопротивления изгибу частей 9...14. При отталкивании телескопической секции 5 приводом 6 шток последнего будет втягиваться и расстояние между осями 25 и 27 уменьшается, натяжение троса 22 ослабевает и пружина 28 вытолкнем секцию 10 с секции 9 и при полностью втянутом штоке привода 6 последней вытолкнется секция 14 из секции 13 пружиной 32. Такая работа манипулятора отвечает требованиям рабочих циклов лесозаготовительных машин, осуществляющих валку, пакетирование и трелевку леса.

Такое конструктивное выполнение манипулятора позволяет упростить привод подвижных частей телескопической секции, уменьшается количество шарнирных сочленений в приводе, трос привода увеличивает момент сопротивления изгибу частей 9...14, а все выше сказанное повышает долговечность манипулятора и снижает его материалоемкость.

1. Манипулятор, включающий опорно-поворотное устройство, установленную на нем шарнирно-сочлененную стрелу, последняя секция которой выполнена телескопической с подвижными и неподвижной частями, силовые цилиндры, один из которых шарнирно связан с колонной и корневой секцией стрелы, а другой - с последней и неподвижной частью телескопической секции стрелы, и привод подвижных частей телескопической секции, выполненный в виде трособлочной системы, включающей полиспаст, блоки которого смонтированы на противоположных концах второго силового цилиндра, и трос, один конец которого соединен с одной из осей блоков полиспаста, а другой - с подвижной частью телескопической секции, отличающийся тем, что другой конец троса, после полиспаста, пропущен через отверстия в кронштейнах, жестко закрепленных на неподвижной и подвижных частях телескопической секции и закреплен на дальнем конце последней подвижной части телескопической секции, на каждой подвижной части телескопической секции между кронштейнами установлены пружины сжатия.

2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что усилие сжатия каждой из пружин, по мере удаления ее от неподвижной части телескопической секции, пропорционально уменьшается.

3. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что трос пропущен внутри пружин сжатия.

4. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что максимальный ход подвижных частей телескопической секции L_max, кратность полиспаста (n) и величина хода штока второго силового цилиндра (1 г/ц) связаны формулой

5. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что кронштейны закреплены на верхних поверхностях неподвижной и подвижной частей телескопической секции.