ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО МАНИПУЛЯТОРА Российский патент 1994 года по МПК B66C23/86 F15B11/16 

Изобретение относится к механизмам, применяемым для поворота манипулятора грузоподъемных машин.

Известно опорно-поворотное устройство, содержащее поворотную платформу с приводом и фрикционные тормозные элементы с гидроцилиндрами привода (а. с. N 1404446, кл. B 66 C 23/84).

Недостатком работы известного опорно-поворотного устpойства является отсутствие возможности регулирования тормозного момента, создаваемого фрикционными элементами, в зависимости от массы груза, размещенного на опорно-поворотной платформе, что снижает точность позиционирования поворотного устройства.

Известен механизм поворота манипулятора, содержащий полую колонну с вертикальными направляющими в нижней части внутренней полости колонны, которая установлена с возможностью поворота вокруг своей оси в корпусе, размещенные в последнем с возможностью взаимодействия друг с другом неподвижный фрикционные диски, последний из которых установлен под ползуном и связан с ним посредством пружины с регулятором жесткости пружины.

Однако в данном устройстве величина тормозного момента не зависит от момента инерции вращающихся частей, что приводит также к снижению точности позиционирования.

Цель изобретения - повышение надежности и точности позиционирования поворотного устройства манипулятора.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве содержащем полую колонну с вертикальными направляющими в нижней части внутренней полости колонны, которая установлена с возможностью поворота вокруг своей оси в корпусе, размещенные в последнем с возможностью взаимодействия друг с другом неподвижный и подвижный фрикционные диски, последний из которых установлен под ползуном, снабженным пружиной, расположенный во внутренней полости колонны гидроцилиндр тормозного устройства, соединенный с ползуном и подключенный к гидросистеме посредством двухпозиционного распреде- лителя, связанную с колонной шестерню, установленную с возможностью взаимодействия с зубчатой рейкой, соединенной своими концами с поршнями гидроцилиндра поворота, введен датчик усилия, выполненный в виде дополнительного гидроцилиндра, связанный своим поршнем со штоком гидроцилиндра тормозного устройства и взаимодействующий с пружиной своим корпусом, установленным с возможностью перемещения во внутренней полости колонны, при этом шток дополнительного гидроцилиндра установлен с возможностью перемещения в ползуне и снабжен регулятором величины хода поршня гидроцилиндра тормозного устройства, на штоке которого установлен регулятор начального поджатия пружины, причем ползун снабжен выступом, взаимодействующим с колонной, а поршневая полость гидроцилиндра подъема стрелы и датчик усилия непосредственно связаны между собой.

Кроме того, указанный регулятор величины хода поршня гидроцилиндра тормозного устройства и регулятор начального поджатия пружины выполнен в виде резьбовых гаек, размещенных на штоках гидроцилиндра тормозного устройства и датчика усилия.

Широко известны поворотные устройства манипуляторов, в которых торможение осуществляется за счет фрикционных дисков. Однако описанное выше взаимодействие элементов не известно и приводит к достижению "положительного эффекта", на основании чего предлагаемое устройство обладает "существенными отличиями" и "новизной".

На фиг. 1 изображено предложенное устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 и схема подключения механизма поворота.

Устройство содержит полую колонку 1, гидроцилиндр тормозного устройства 2, подключенный поршневой 3 и шнековой 4 полостями к распределителю 5. Поршень 6 и шток 7 гидроцилиндра 2 соединен с ползуном 8 посредством датчика усилия, выполненного в виде дополнительного гидроцилиндра 9, состоящего из поршня 10, штока 11 и корпуса 12. Ползун 8 установлен с возможностью перемещения в шлицевых пазах 13 колонны 1 и снабжен выступом "а". Шток 11 снабжен регулятором хода поршня 6, выполненного в виде резьбовой гайки 14 и имеет возможность свободного перемещения в ползуне 8. Механизм поворота управляется распределителем 15. Гидроци- линдр подъема стрелы 16 подключен к распределителю 17 поршневой 18 и штоковой 19 полостью, причем поршневая полость 18 связана магистралью 20 с дополнительным гидроцилиндром 9 датчика усилия. Стрела 21 манипулятора нагружена грузом 22. Между корпусом 12 гидроцилиндра 9 и ползуном 8 установлена пружина 23, начальное поджатие которой осуществляется регулятором, выполненным в виде резьбовой гайки 24, установленной на штоке 7. Подвижный фрикционный диск 25 установлен на ползуне 8, а неподвижный 26 - во внутренней полости колонны 1. Гидроцилиндр тормозного устройства имеет полости "Б" и "В". Механизм поворота состоит из гидроцилиндра 27 с поршнями 28, 29 и зубчатой рейкой 30. Распределитель 5 имеет позиции 31, 32, распределитель 16 - 33, 34, 35, а распределитель 17 - 36, 37, 38. Зубчатая рейка 30 связана с колонной 1 посредством шестерни 39.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Колонна 1 поворачивается при работе механизма поворота, управляемым распределителем 15. При установке его в позиции 33, 35 происходит поворот, в позиции 3 - остановка колонны 1.

При изменении массы груза 22 и вылета стрелы 21 происходит изменение момента инерции манипулятора, приведенного к рейке 30 поворотного устройства, а следовательно, необходимо регулировать величину тормозного усилия между фрикционными дисками 25, 26, что осуществляется по величине давления в поршневой полости 18 гидроцилиндра подъема 16 стрелы 21, которая магистралью 20 связана с полостью "В" дополнительного гидроцилиндра 9 датчика усилия, при этом полость "Б" гидроцилиндра 9 сообщена с атмосферой. С ростом давления в полости 18, а следовательно, и в полости В, корпус 12 перемещается вниз и сжимает пружину 23. При этом зазор между дисками 25, 26 остается неизменным, т. к. ползун 8 упирается выступом "а" в колонну 1 за счет вертикального усилия, создаваемого давлением жидкости, поступающей в штоковую полость 4 гидроцилиндра 2.

Торможение осуществляется следующим образом. Распределитель 15 переводится в позицию 34 и колонна продолжает перемещаться под действием сил инерции, так как полость гидроцилиндра 27 сообщаются между собой. Распределитель 5 переводится в позицию 31, вследствие чего рабочая жидкость поступает в полость 3 и вытесняется из полости 4, поршень 6 перемещается со штоком 7 поршнем 10, штоком 11, ползуном 8 с фрикционным диском 25 до взаимодействия с неподвижным фрикционным диском 26. При этом происходит дополнительное сжатие пружины 23. Шток 11 с гайкой 14 перемещаются относительно ползуна 8 и образуют зазор между ползуном 8 и гайкой 12, который устанавливается навинчиванием гайки 12 на шток 11.

Разгон осуществляется следующим образом. Распределитель 15 переводится в позицию 33 или 35, а распределитель 5 - в позицию 32. Рабочая жидкость поступает в гидроцилиндр 27, воздействует на один из поршней 28, 29 и через связанную с ними зубчатую рейку 30 посредством шестерни 39, закрепленный на колонне 1, нагружает ее крутящим моментом. Одновременно через шток 7, 11 и гайку 14, ползушка 8 перемещается вверх по шлицам 13 вместе с подвижным фрикционным диском 25 до упора выступа "а" в колонну 1, но так как он был поджат к диску 26 посредством пружины 23, а между гайкой 14 и ползушкой 8 имеется зазор, то разъединение дисков происходит не сразу, а с задержкой, которая позволяет плавно осуществлять процесс разгона. Причем процесс разъединения дисков в процессе работы погрузчика происходит практически за одно и то же время, но изменение усилия их сжатия различно и зависит от давления жидкости в поршневой полости 18 гидроцилиндра 16. В процессе разгона и торможения колонны 1 полости 18, 19 гидроцилиндра подъема стрелы 16 перекрываются распределителем 17, что исключает воздействие со стороны стрелы 21 с грузом 22 на работу поворотного устройства.

Установку начального тормозного усилия между дисками 25, 26 создают при перемещении резьбовой гайки 24 по штоку 7, в результате чего корпус 12 сжимает пружину 23, что необходимо для фиксации колонны 1 при уменьшении давления в полости "В" гидроцилиндра 9, которое имеет место при выполнении работы по опусканию стрелы 21 с грузом 22.

По сравнению с известным решением заявленное поворотное устройство манипулятора позволяет повысить точность позиционирования и надежность за счет:
- изменения тормозного момента при изменении вылета стрелы;
- устранения вертикальных перемещений колонны;
- того, что пружина нагружена меньшей циклической нагрузкой, т. к. исключено воздействие на нее силы тяжести колонны и груза;
- осуществление торможения при одном и том же зазоре между подвижным и неподвижным фрикционными дисками.

Положительный эффект от применения данного устройства заключается в дальнейшем повышении точности позиционирования груза в пространстве при работе с грузами разной массы, и равным вылетом стрелы, а также в повышении долговечности работы манипулятора за счет устранения дополнительных вертикальных колебаний колонны.

Подсчитать аналитически численное значение положительного эффекта не представляется возможным из-за отсутствия методик расчета экономического эффекта ввиду сложного взаимного влияния многих факторов.

Численная величина экономического эффекта будет определена после изготовления нескольких опытных образцов предлагаемого устройства и проведения сравнительных испытаний.

В настоящее время разработан эскизный проект описанного поворотного устройства манипулятора. (56) Авторское свидетельство СССР N 1668279, кл. B 66 C 23/86, 1989.

Сущность изобретения: датчик усилия выполнен в виде дополнительного гидроцилиндра (ГЦ), связан поршнем со штоком ГЦ тормозного устройства и взаимодействует с пружиной своим корпусом, установленным с возможностью перемещения во внутренней полости колонны. Шток ГЦ установлен с возможностью перемещения в ползуне и снабжен регулятором величины хода поршня ГЦ тормозного устройства, на штоке которого установлен регулятор начального поджатия пружины. Ползун снабжен выступом, взаимодействующим с колонной. Поршневая полость ГЦ подъема стрелы и датчика усилия непосредственно связаны между собой. Регулятор величины хода поршня ГЦ тормозного устройства и регулятор начального поджатия пружины выполнены в виде резьбовых гаек, размещенных соответственно на штоках ГЦ тормозного устройства и датчика усилия. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО МАНИПУЛЯТОРА, содержащее полую колонну с вертикальными направляющими в нижней части внутренней полости колонны, установленной с возможностью поворота вокруг своей оси в корпусе, размещенные в последнем с возможностью взаимодействия друг с другом неподвижный и подвижный фрикционные диски, последний из которых установлен под ползуном, снабженным пружиной, расположенной во внутренней полости колонны, гидроцилиндр тормозного устройства, соединяемый с ползуном и подключенный к гидросистеме посредством двухпозиционного распределителя, связанную с колонной шестерню, установленную с возможностью взаимодействия с зубчатой рейкой, соединенной своими концами с поршнями гидроцилиндра поворота, гидроцилиндр подъема стрелы, расположенный между колонной и стрелой, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности позиционирования, устройство снабжено датчиком усилия, выполненным в виде дополнительного гидроцилиндра, связанным поршнем со штоком гидроцилиндра тормозного устройства и взаимодействующим с пружиной своим корпусом, установленным с возможностью перемещения во внутренней полости колонны, при этом шток дополнительного гидроцилиндра установлен с возможностью перемещения в ползуне и снабжен регулятором величины хода поршня гидроцилиндра тормозного устройства, на штоке которого установлен регулятор начального поджатия пружины, причем ползун снабжен выступом, взаимодействующим с колонной, а поршневая полость гидроцилиндра подъема стрелы и датчик усилия непосредственно связаны между собой. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулятор величины хода поршня гидроцилиндра тормозного устройства и регулятор начального поджатия пружины выполнены в виде резьбовых гаек, размещенных соответственно на штоках гидроцилиндра тормозного устройства и датчика усилия.