ПОГРУЗОЧНЫЙ МАНИПУЛЯТОР Российский патент 1995 года по МПК B66C23/64 

Изобретение относится к подъемно-транспортной технике и может быть использовано, например, для погрузки деревьев.

Известен погрузочный манипулятор, содержащий стрелу с шарнирно сочлененными предыдущим и последующим звеньями, гидроцилиндр, шарнирно закрепленный на предыдущем звене стрелы, ведущий рычаг, шарнирно связанный с ведущим рычагом и последующим звеном и со штоком гидроцилиндра, ведомый рычаг, шарнирно связанный с ведущим рычагом и последующим звеном стрелы [1]
В таких манипуляторах перестановочные моменты на звеньях не превышают момента, развиваемого гидроцилиндром на ведущем рычаге, что приводит к завышению параметров гидроцилиндра диаметра поршня или его хода.

В предлагаемом манипуляторе ведущий и ведомый рычаги и гидроцилиндр установлены с образованием угла между продольной осью ведомого рычага и кратчайшей прямой между осью шарнирного сочленения звеньев стрелы и осью шарнира связи ведущего рычага с предыдущем звеном стрелы большего нуля, но меньшего угла между упомянутой кратчайшей прямой и продольной осью ведущего рычага, соединяющей оси шарниров его связи с предыдущим звеном стрелы и с ведомым рычагом с обеспечением при всех возможных положениях звеньев стрелы превышения величиной плеча последующего звена стрелы величины плеча ведущего рычага и обеспечения превышения величины кратчайшего расстояния между осью шарнира сочленения звеньев и осью шарнира связи ведомого рычага с последующим звеном стрелы величины кратчайшего расстояния между осью шарнира связи ведущего рычага с предыдущим звеном и осью шарнира связи ведомого рычага с ведущим.

Hа фиг. 1 представлена конструктивная схема манипулятора с двухзвенной стрелой; на фиг. 2 изображена конструктивная схема одной пары звеньев манипулятора.

Погрузочный манипулятор состоит из двух одинаковых по конструктивной схеме пар звеньев и содержит гидроцилиндр 1 поворота каждой пары, предыдущее звено 2, являющееся одним из элементов стрелы 3, ведущий рычаг 4, шарнирно сочлененный осью 5 с предыдущим звеном 2. Ось 6 соединяет каждое предыдущее звено 2 с последующим звеном 7. Ведущие рычаги 4 соединены шарнирно со штоками гидроцилиндров 1. Позицией 8 показаны ведомые рычаги манипулятора, а позицией 9 захват для груза. Ось 10 связывает ведомый рычаг 8 с ведущим рычагом 4. Осью 11 ведомый рычаг 8 связан с последующим звеном 7.

Размеры рычагов 4 и 8, а также параметры закрепления их на звеньях определяют следующим образом.

Исходя из зоны обслуживания, выбирают кинематическую схему манипулятора, размеры его звеньев и углы поворота относительно друг друга. После этого находят действующие на звеньях максимальные (M_{гр.макс.}) и минимальные (M_гр.мин) грузовые моменты. Например, для последующего звена 7 максимальный грузовой момент имеет место при максимальном угле α поворота звена на максимальном вылете манипулятора и на текущем угле α_i при горизонтальном положении звена 7, когда вектор силы от груза является касательной к окружности точки крепления захвата 9. Зная начальное и конечное положения последующего звена 7 относительно звена 3 (фиг. 2), задаются местом положения и размером (l_зв.) точки крепления ведомого рычага 8 на звене 7, точка А₁. Из точки (0) крепления оси 6 проводят окружность радиусом l_зв. Делят l_зв.пополам, точка К на последующем звене 7 в положении минимального угла α между звеньями (ОА_з). Через точки К и А₁ проводят прямую до пересечения с окружностью точка N. На линиях ON и NA₁ находят точки С и В₁ крепления осей 5 и 10, ОС=A₁B₁= . Расстояние между точками CB₁есть длина ведущего рычага 4 (l_p), которая меньше радиуса окружности. Из точки О радиусом l_p проводят окружность и на ней находят точку B_з, которая определяет положение ведущего рычага 4 при минимальном угле α и угол β поворота этого рычага. Описанный прием используют, когда требуется, чтобы плечо (h_зв) последующего звена было в два раза больше плеча (h_p) ведущего рычага 4 при максимальном грузовом моменте (M_гр.макc) на последующем звене стрелы. Это позволяет в два раза уменьшить площадь поршня (F_n) гидроцилиндра 1, обеспечив сохранение нагрузочных характеристик на всех текущих углах α₁ поворота последующего звена стрелы, так как при всех возможных положениях звеньев соблюдаются условия
0 < Ψ < γ h_зв > h_p где Ψ угол между продольной осью ведомого рычага 8 и кратчайшей прямой между осью 6 шарнирного сочленения звеньев стрелы и осью 5 шарнира связи ведущего рычага 4 с предыдущим звеном стрелы;
γ угол между кратчайшей прямой между осью 6 шарнирного сочленения звеньев стрелы и осью 5 шарнира связи ведущего рычага 4 с предыдущим звеном стрелы и продольной осью ведущего рычага 4, соединяющей оси шарниров его связи с предыдущим звеном стрелы и с ведомым рычагом 8.

Установку гидроцилиндра 1 на звеньях стрелы производят, определив плечи h_умакс и h_умин при M_грмакс и M_грмин по формуле
h_ц где P_н давление источника питания гидроцилиндра;
F_n площадь поршня гидроцилиндра, выбираемая из соотношения
F_п
Ход поршня (S) гидроцилиндра 1 увязывается с размером ведущего рычага l_p и углом β его поворота по формуле
S=2l_р·cos
Устройство работает следующим образом.

Для подъема или опускания захвата с грузом 9 подают рабочую жидкость в полости гидроцилиндра 1, поворачивая ведущий рычаг 4 в ту или другую стороны, который через ведомый рычаг 8 поворачивает последующее звено стрелы. При этом из-за того, что на всем диапазоне поворота звеньев обеспечивается условие h_зв>h_p, уменьшается необходимое усилие гидроцилиндра на величину их отношения = 2, что в два раза уменьшает площадь поршня и позволяет, например, вместо двух гидроцилиндров использовать один, снизив конструктивную массу манипулятора.

Использование: в подъемно-транспортной технике. Сущность изобретения: ведущий 4 и ведомый 8 рычаги установлены с образованием угла Ψ между продольной осью рычага 8 и кратчайшей прямой между осью 6 шарнира звеньев стрелы и осью 5 шарнира связи рычага 4 с предыдущим звеном стрелы, большего нуля, но меньшего угла g между упомянутой кратчайшей прямой и продольной осью ведущего рычага, с обеспечением, при всех возможных положениях звеньев стрелы, превышения величиной плеча h_зв последующего звена 7 величины плеча h_p рычага 4 и превышения величины l_зв кратчайшего расстояния между осью 6 и осью 11 шарнира связи ведомого рычага 8 с последующим звеном стрелы величины катчайшего расстояния l_p между осью 5 шарнира связи рычага 8 с рычагом 4. Из-за того, что на всех текущих углах α₁ поворота звеньев стрелы соблюдается соотношение h_зв> h_p, а при максимальном грузовом моменте M_{гр.макс} это отношение может быть равным h_зв/h_p= 2, в два раза уменьшается площадь поршня F_n гидроцилиндра 1. 2 ил.

ПОГРУЗОЧНЫЙ МАНИПУЛЯТОР, содержащий стрелу с шарнирно сочлененными предыдущим и последующим звеньями, гидроцилиндр, шарнирно закрепленный на предыдущем звене стрелы, ведущий рычаг, шарнирно связанный с предыдущим звеном и со штоком гидроцилиндра, и ведомый рычаг, шарнирно связанный с ведущим рычагом и последующим звеном стрелы, отличающийся тем, что рычаги и гидроцилиндр установлены с образованием угла между продольной осью ведомого рычага и кратчайшей прямой между осью шарнирного сочленения звеньев стрелы и осью шарнира связи ведущего рычага с предыдущим звеном стрелы, большего нуля, но меньшего угла между упомянутой кратчайшей прямой и продольной осью ведущего рычага, соединяющей оси шарниров его связи с предыдущим звеном стрелы и с ведомым рычагом, с обеспечением при всех возможных положениях звеньев стрелы превышения величиной плеча последующего звена стрелы величина плеча ведущего рычага и обеспечением превышения величины кратчайшего расстояния между осью шарнира сочленения звеньев и осью шарнира связи ведомого рычага с последующим звеном стрелы величины кратчайшего расстояния между осью шарнира связи ведущего рычага с предыдущим звеном и осью шарнира связи ведомого рычага с ведущим.