манипулятор

Формула изобретения

1. Манипулятор, содержащий основание с кронштейнами навески и выдвижными опорами, закрепленную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси опорно-поворотную колонку со смонтированной на ней шарнирно стрелой, рукоять с шарнирно установленным грузозахватным крюком и гидроприводы управления стрелой, рукоятью и опорно-поворотной колонкой, отличающийся тем, что основание выполнено в виде полого цилиндра с ориентированными в радиальных плоскостях наклонными верхней и нижними балками, на последних из которых установлены выдвижные опоры и механизмы фиксирования выдвижных опор в рабочем и транспортном положениях, удаленные концы нижних балок ориентированы вниз, а верхней балки - вверх, при этом ее проекция размещена посередине между нижними балками, при этом опорно-поворотная колонка в виде полой штанги размещена в полости основания и с ним дополнительно соединена механизмом поворота, основание одного из гидроприводов которого шарнирно соединено с верхним концом верхней балки.

2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что выдвижные опоры равноудалены от вертикальной оси основания и друг от друга.

3. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что количество выдвижных опор больше двух.

4. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что механизм фиксирования в рабочем и транспортном положениях выдвижной опоры выполнен в виде эксцентрикового диска, установленного в пазу на удаленном конце нижней наклонной балки и на оси посредством пары кронштейнов, при этом диск снабжен ручкой привода.

5. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что каждая выдвижная опора выполнена в виде полой штанги, нижний конец которой имеет цапфу, сферическим шарниром соединенную с опорной лапой.

6. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что каждая выдвижная опора снабжена фиксатором предельного положения выдвижной опоры в полости наклонной балки.

7. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что фиксатор предельного положения выдвижной опоры выполнен в виде штифта, размещенного в продольном пазу на поверхности полой штанги, при этом штифт с возможностью демонтажа смонтирован на нижнем конце нижней наклонной балки.

8. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что механизм поворота опорно-поворотной колонки выполнен в виде кинематически связанных гидроприводов управления и ярусно установленных одно- и двуплечего рычагов, смонтированных с возможностью свободного вращения на опорно-поворотной колонке и закрепленного на поворотной колонке рычага, при этом шток указанного одного из гидроприводов связан со свободным концом вращающегося одноплечего рычага, концы двуплечего рычага шарнирно соединены с основаниями пары гидроприводов, шток одного из которых смонтирован на свободном конце рычага опорно-поворотной колонки, а шток другого - на свободном конце одноплечего рычага.

9. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что кронштейны навески смонтированы на наклонных нижних и верхней балках.

10. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что рукоять выполнена телескопической.

11. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что угол наклона оси верхней балки к вертикальной оси полого основания выполнен по крайней мере равным или больше угла наклона штока гидропривода управления стрелой при ее крайнем нижнем положении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к грузоподъемной технике.

Известно устройство для поворота и изменения вылета стрелы крана, содержащее основание, раму, шарнирно установленные на ней под углом друг к другу гидроцилиндры, штоки которых шарнирно соединены между собой и со стрелой, установленной на раме поворотной в горизонтальной плоскости оси с возможностью поворота в вертикальной плоскости, в котором, с целью расширения зоны действия и снижения динамических нагрузок, рама выполнена в виде Т-образной фермы, на концах горизонтальной перекладины которой закреплены корпуса гидроцилиндров, а вертикальная стойка фермы выполнена пустотелой для закрепления внутри нее поворотной оси, при этом ферма установлена на основании с возможностью поворота в горизонтальной плоскости посредством дополнительного привода, взаимодействующего с наружной поверхностью вертикальной стойки; дополнительный привод выполнен в виде гидровинтового механизма, включающего закрепленную на наружной поверхности вертикальной стойки Т-образной фермы обойму и размещенный внутри нее поршень с центральным отверстием, охватывающим вертикальную стойку, установленный с возможностью перемещения вдоль оси последней, зафиксированный от поворота вокруг нее и взаимодействующий с ней посредством винтовой нарезки, выполненной на сопрягаемых поверхностях поршня и стойки (SU, авторское свидетельство N 1813697. МПК⁵ B 66 C 23/82. Устройство для поворота и изменения вылета стрелы крана. //Герасун В. М. , Карсаков А. А. , Пындак В. И. , Рогачев А.Ф., Строков В.Л. Заявлено 11.03.1991, опубликовано 07.05.1993).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся ограниченная зона обслуживания в горизонтальной плоскости и сложность конструкции дополнительного привода.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является манипулятор, содержащий плоское основание с кронштейнами навески и выдвижными опорами, закрепленную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси основания опорно-поворотную колонку со смонтированной на ней стрелой, рукоять с грузозахватным крюком, попарно установленные силовые гидроцилиндры управления стрелой и рукоятью и дополнительные гидроцилиндры механизма поворота опорно-поворотной колонки (см. Навесной манипулятор "Волгоградский". //Инф. листок Волгоградского ЦНТИ N 230-97. Составители: В.М. Герасун, В.И. Пындак, А.Ф. Рогачев. - Волгоград, 1997. - 4 с. ).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за ближайший аналог, относятся ограниченная зона обслуживания в горизонтальной плоскости шарнирно сочлененной стрелы и рукояти и неудовлетворительные динамические и кинематические характеристики механизма поворота.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - расширение зоны обслуживания.

Технический результат - повышение диапазона углов поворота стрелы и вылета рукояти, упрощение конструкции и снижение динамических нагрузок на крайних участках поворота колонки.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в манипуляторе, содержащем основание с кронштейнами навески и выдвижными опорами, закрепленную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси опорно-поворотную колонку со смонтированной шарнирно на ней стрелой, рукоять с шарнирно установленным грузозахватным крюком и гидроприводы управления стрелой, рукоятью и опорно-поворотной колонкой, согласно изобретению основание выполнено в виде полого цилиндра с ориентированными в радиальных плоскостях наклонными верхней и нижними балками, на последних из которых установлены выдвижные опоры и механизмы фиксирования выдвижных опор в рабочем и транспортном положениях, удаленные концы нижних балок ориентированы вниз, а верхней балки - вверх, при этом ее проекция размещена посередине между нижними балками, при этом опорно-поворотная колонка в виде полой штанги размещена в полости основания и с ним дополнительно соединена механизмом поворота, основание одного из гидроприводов которого шарнирно соединено с верхним концом верхней балки; выдвижные опоры равноудалены от вертикальной оси основания и друг от друга; количество выдвижных опор больше двух; механизм фиксирования в рабочем и транспортном положениях выдвижной опоры выполнен в виде эксцентрикового диска, установленного в пазу на удаленном конце нижней наклонной балки и на оси посредством пары кронштейнов, при этом диск снабжен ручкой привода; каждая выдвижная опора выполнена в виде полой штанги, нижний конец которой имеет цапфу, сферическим шарниром соединенную с опорной лапой; каждая выдвижная опора снабжена фиксатором предельного положения выдвижной опоры в полости наклонной балки; фиксатор предельного положения выдвижной опоры выполнен в виде штифта, размещенного в продольном пазу на поверхности полой штанги, при этом штифт с возможностью демонтажа смонтирован на нижнем конце нижней наклонной балки; механизм поворота опорно-поворотной колонки выполнен в виде кинематически связанных гидроприводов управления и ярусно установленных одно- и двуплечего рычагов, смонтированных с возможностью свободного вращения на опорно-поворотной колонке, и закрепленного на поворотной колонке рычага, при этом шток указанного одного из гидроприводов связан со свободным концом вращающегося одноплечего рычага, концы двуплечего рычага шарнирно соединены с основаниями пары гидроприводов, шток одного из которых смонтирован на свободном конце рычага опорно-поворотной колонки, а шток другого - на свободном конце одноплечего рычага; кронштейны навески смонтированы на наклонных нижних и верхней балках; рукоять выполнена телескопической; угол наклона оси верхней балки к вертикальной оси полого основания выполнен, по крайней мере, равным или больше угла наклона штока гидропривода управления стрелой при ее крайнем нижнем положении.

За счет того, что вертикальная ось симметрии основания совмещена с осью вращения опорно-поворотной колонки, опоры размещены равноудаленно от оси симметрии основания и по отношению друг к другу, количество опор больше двух, а механизм поворота обеспечивает угловое смещение грузозахватного крюка относительно вертикальной оси от исходного положения на угол 180^o, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителями не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявители провели дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителями, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично в аксонометрическом изображении представлен в рабочем положении заявленный манипулятор.

На фиг. 2 - вертикальный разрез одной из выдвижных опор в рабочем положении.

Сведения, подтверждающие возможность реализации представленного манипулятора, заключаются в следующем.

Манипулятор (см. фиг. 1) содержит основание 1 с кронштейнами навески 2-4 и выдвижными опорами 5-7, закрепленную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси I-I" опорно-поворотную колонку 8 со смонтированной шарнирно на ней стрелой 9, рукоять 10 с шарнирно установленным грузозахватным крюком 11, гидроприводы 12-16 управления стрелой 9, рукоятью 10 и опорно-поворотной колонкой 8. Положения в пространстве стрелы 9, рукояти 10 и грузозахватного крюка 11 задаются гидроприводами 12, 13, 14, 15 и 16.

Основание 1 выполнено в виде полого цилиндра с ориентированными в радиальных плоскостях наклонными верхней балкой 17 и нижними балками 18, 19 и 20. На нижних балках 18-20 установлены выдвижные опоры 5-7 и механизмы 21 фиксирования в рабочем и транспортном положениях (см. фиг. 2). Количество выдвижных опор 5 (6, 7) на основании 1 установлено больше двух. Удаленные концы нижних балок 18-20 ориентированы вниз, а верхней балки 17 - вверх. Проекция II-II" верхней балки 17 размещена посередине между нижними балками 18 и 19. Опорно-поворотная колонка 8 в виде полой штанги размещена в полости основания 1 и с ним дополнительно соединена механизмом поворота, основание одного из гидроприводов которого шарнирно соединено с верхним концом верхней балки 17. Названный механизм выполнен в виде кинематически связанных гидроприводов управления 14-16 и ярусно установленных одноплечего рычага 22 и двуплечего рычага 23. Рычаги 22 и 23 смонтированы с возможностью свободного вращения на опорно-поворотной колонке 8. На колонке 8 размещен рычаг для его поворота вокруг вертикальной оси I-I". Основание гидропривода 14 шарнирно соединено с верхним концом верхней наклонной балки 17 основания 1. Шток 25 гидропривода 14 пальцем связан со свободным концом вращающегося одноплечего рычага 22. Концы двуплечего рычага 23 соединены шарнирно с основаниями пары гидроприводов 15-16. Шток 26 гидропривода 16 смонтирован на свободном конце рычага 24 опорно-поворотной колонки 8. Шток 27 гидропривода 15 связан ранее упомянутым пальцем со свободным концом одноплечего рычага 22.

Выдвижные опоры 5-7 равноудалены от вертикальной оси I-I" основания 1, а также друг от друга (взаимно).

Механизм 21 фиксирования в рабочем и транспортном положениях выдвижной опоры 6 (5, 7) выполнен в виде эксцентрикового диска 28, установленного в пазу 29 на удаленном конце наклонной балки 20 (19, 18) и на оси 30 посредством пары кронштейнов 31. Диск 28 снабжен ручкой 32 привода.

Каждая выдвижная опора 5 (6, 7) выполнена в виде полой штанги 33, нижний конец которой имеет цапфу 34 и сферическим шарниром 35 соединена с опорной лапой 36. Для удобства обслуживания полая штанга 33 снабжена ручкой 37.

Каждая выдвижная опора 5 (6, 7) снабжена фиксатором предельного положения выдвижной опоры в полости наклонной балки 18 (19, 20). Фиксатор предельного положения выполнен в виде штифта 38, размещенного в продольном пазу 39 на поверхности полой штанги 33. Штифт 38, снабженный возможностью демонтажа, смонтирован на нижнем конце наклонной балки 18 (19, 20).

Угол наклона оси верхней балки 17 к вертикальной оси полого основания 1 выполнен, по крайней мере, равным или больше угла наклона штока 40 гидропривода 12 управления стрелой 9 при ее крайнем нижнем положении.

Рукоять 10 выполнена телескопической и содержит подвижные полые балки 41 и 42. Грузозахватный крюк 11 шарнирно связан со свободным концом подвижной полой балки 42. Кронштейны навески 2-4 смонтированы на наклонных нижней пары балок 18 и 19 и верхней балки 17. Сопряжение балок 17-20 с основанием 1 усилено косынками 43, 44 и 45.

Манипулятор функционирует следующим образом.

Агрегатируемый трактор предпочтительно класса тяги 3 на колесном ходу (ВТ-130, Т-150К) подают задним ходом к основанию 1. Пальцами кронштейнов 3 и 4 соединяют основание 1 с нижними тягами навесной системы. Центральную верхнюю тягу без упругого элемента в ней соединяют пальцем с кронштейном 2. В комплекте ЗИП манипулятора имеется распределительный кран, с помощью которого гидравлически соединяют силовой цилиндр навески трактора и гидроприводы 14, 15 и 16 управления поворотом колонки 8. Левый гидрозолотник трактора рукавами высокого давления соединяют с гидроприводом 12, а правый гидрозолотник - с гидроприводом 13. При заданном положении ручки распределительного крана без нагрузки на крюке 11 проводят проверку работы всех подвижных узлов манипулятора. После этого основание 1 манипулятора навесной системой трактора переводят в транспортное положение.

Рассмотрим технологический процесс погрузки спрессованных прямоугольных кип из корней солодки массой 200 кг 10%. На грузозахватный крюк 11 навешивают самоблокирующийся захват для погрузки такого рода груза. Механизатор (тракторист), управляя положением левой и правой ручек гидрозолотников гидрораспределителя трактора, подводит захват с крюком 11 над центром массы кипы. При подъеме захват надежно и без повреждений блокирует в нем кипу. Для дальнейшей транспортировки кипы загружают в большетонные прицепы и на платформу автомобиля. Для перемещения кипы в горизонтальной плоскости механизатор в работу вводит среднюю ручку гидрозолотника, связанного гидравлически надлежащим образом с гидроприводами 14, 15 и 16. Так при подаче под рабочим давлением жидкости в бесштоковые полости гильз гидроприводов 14 и 15 одновременно выдвигаются штоки 25 и 27.

Перемещение штока 25 из гидропривода 14 приводит к угловому смещению рычага 22, тогда как он сам смещает шток 27, выдвигающийся из полости гидропривода 15. Основание гидропривода 15 поворачивает двуплечий рычаг 23 вокруг опорно-поворотной колонки 8. Второе плечо двуплечего рычага 23 приводит в движение гидропривод 16. Вместе с этим его шток 26 (из-за параллельного гидравлического соединения с гидроприводом 15) выдвигается из полости гильзы гидропривода 16. Рычаг 24 поворачивает опорно-поворотную колонку 8 вокруг оси I-I", а вместе с ней стрелу 9, рукоять 10 и грузозахватный крюк 11. Перемещение упомянутых узлов в исходное положение производится изменением положения гидрозолотника из положения "Подъем" в положение "Опускание". Далее рабочая жидкость поступает в штоковые полости гидроприводов 14-16.

При завершении погрузочных работ тракторист при измененном положении распределительного крана основание 1 переводит в транспортное положение. Далее он же ручки 32 механизмов 21 перемещает снизу вверх. При этом эксцентриковые диски 28 механизмов 21 освобождают полые штанги 33. Механизатор перемещает за ручку 37 полую штангу 33 каждой опоры 6 (5, 7) в полость наклонной балки 20 (18, 19). Далее ручкой 32 привода эксцентрика блокируют в транспортном положении лапу 36. Эти же манипуляции проводят и с другими лапами 36.

При переезде на другое место тракторист выбирает место для погрузки (разгрузки) штучных или иных грузов. Гидронавесной системой трактора посредством тяг механизатор устанавливает основание 1 в вертикальное положение. Опоры 5-7 находятся над поверхностью земли на высоте 400-450 мм. Далее механизатор деблокирует механизмом 21 положение полых штанг 33. Они под собственным весом смещаются вниз из полостей наклонных балок 18-20. Благодаря сферическим шарнирам 35 опорные лапы 36 плотно прилегают к поверхности, копируя рельеф местности или технологической площадки. Далее механизатор ручки 32 привода эксцентриковых дисков переводит в рабочее положение. Центральную ручку гидрозолотника трактора механизатор перемещает в положение "Плавающее". Масса манипулятора воспринимается тремя опорами 5-7. Основание 1 приобретает устойчивое положение и обеспечивает нормальное функционирование всех узлов. При критических нагрузках описанное положение эксцентриковых дисков 28 в пазах 29 приводит к полной блокировке подвижных опор 5-7.

Расширение зоны обслуживания заявленным манипулятором достигается не только механизмом поворота колонки 8, но и телескопической рукоятью 10.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в сельскохозяйственном машиностроении;

для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеприведенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителями технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.