тележка для транспортировки и стыковки блоков

Формула изобретения

Тележка для транспортировки и стыковки блоков, содержащая платформу, установленную на стойках, попарно перекрещенных и шарнирно соединенных между собой, колеса и привод, взаимодействующий с одной парой стоек, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, колеса установлены шарнирно на нижних концах стоек, а на их верхних концах установлены ролики с проточками по окружности, пары стоек шарнирно соединены продольными стяжками, платформа выполнена с двумя вертикальными отгибками в виде сегментов, установленных в проточках роликов с возможностью перемещения, а на другой паре стоек установлен второй привод, причем оба привода выполнены в виде домкратов, сдвигающих и раздвигающих парные стойки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортным средствам с устройствами для регулировки положения грузов в пространстве и может быть использовано для транспортировки и стыковки блоков (модулей) при сборке комплексов, включающих в себя эти блоки.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения регулировки положения блока в пространстве по трем взаимно перпендикулярным осям и вращения вокруг них.

Уровень техники.

Известен кантователь, содержащий барабан с окном, для установки переворачиваемого материала, барабан соединен вращательной парой с тележкой, опирающейся на ролики, привод через коромысло и зубчатую передачу передает движение кривошипу, а поворот кривошипа приводит к перемещению тележки и повороту барабана через шатуны, перемещая окно с материалом (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М., Машиностроение, 1987 г., стр.141, схема "е") [1].

Известное устройство позволяет изменять угол поворота и характер перемещения окна с переворачиваемым материалом регулировкой положения шарниров на кривошипе.

Недостатком этого кантователя является малая подвижность конструкции, позволяющая производить регулировку положения материала только по одной горизонтальной оси Y и вокруг другой оси X (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М., Машиностроение, 1987 г., стр.521, "Число степеней свободы", схема "а") [2].

Известен механизм подъемной платформы, содержащий платформу, шарнирно связанную рычагом с неподвижной поверхностью, приводы, поочередно воздействующие через рычаги на платформу и позволяющие качать ее относительно одного из двух шарниров. Совместная работа приводов позволяет поднимать платформу при ее горизонтальном положении (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М., Машиностроение, 1987 г. стр.313, схема "а") [3].

Известен механизм подъемной платформы, содержащий платформу, соединенную с неподвижной поверхностью двумя ромбами, работающими от раздельных приводов, связанных шарнирно с платформой (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М., Машиностроение, 1987 г., стр.313, схема "б") [4].

При включении одного из приводов, при зафиксированном положении второго привода, платформа наклоняется относительно оси одного из шарниров. Работа одновременно двух приводов позволяет перемещать звенья обоих ромбов и получать поступательное перемещение платформы.

Недостатком известных механизмов [3 и 4] является малая подвижность конструкции, позволяющая производить регулировку только по вертикальной оси Z и качание вокруг одной из горизонтальных осей X.

Теоретически объединение аналогов [1, 3 и 4] в одну конструкцию позволит расширить функциональные возможности системы в целом, т.е. получить регулировку по горизонтальной и вертикальной осям X и Z и качание вокруг оси X, но неизбежно повлечет за собой значительную сложность подобной конструкции.

Известен механизм подъемной площадки, содержащий площадку, связанную с неподвижной поверхностью перекрещенными и шарнирно связанными между собой рычагами, клин, установленный между одним из рычагов и неподвижной поверхностью, и привод с роликом, взаимодействующий с клином и рычагом (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М., Машиностроение, 1987 г., стр.314) [5].

Под действием привода между рычагом и клином вдавливается ролик, что приводит к перемещению рычагов и подъему площадки. Опускается площадка под собственным весом.

Недостатком известной конструкции является малая подвижность, позволяющая получать только поступательное перемещение площадки по оси Z.

Известна тележка для транспортировки и укладки навоя, содержащая раму с колесами, два дугообразных ложемента, шарнирно установленных на раме и жестко соединенных между собой каркасом, имеющими на части наружной поверхности ролики с возможностью контакта с рамой, параллелограммные механизмы, одни звенья которых соединены с рамой, а другие образованы регулируемыми опорами и привод опрокидывания ложементов с грузом (А.С. СССР №1306791, МКИ 4 В 62 В 3/04, Бюл. №16, 1987 г.) [6].

Известная тележка позволяет транспортировать груз к месту укладки, регулировать по высоте и опрокидывать его на рабочую поверхность, причем благодаря наличию роликов на обоих ложементах снижается усилие опрокидывания груза.

Недостатками известной тележки является невозможность регулировки положения груза вокруг горизонтальной оси Y.

Известны тележки для перевозки и кантования бочек, каждая из которых содержит раму на колесах, ложементы с роликами с возможностью вращения и захватные устройства (А.С. СССР №1724506 МКИ 5 В 62 В 1/22; 1/14) [7] и (А.С. СССР №1833330 МКИ 5 В 62 В 1/22; 3/04) [8].

Известные тележки позволяют захватывать вертикально стоящие бочки, переводить их в горизонтальное положение, доставлять к месту слива из них жидкости, вращать их вокруг горизонтальной оси Х на роликах ложементов и качать вокруг горизонтальной оси Y на оси колес.

Недостатком тележек [7 и 8] является невозможность регулировки положения бочек в вертикальной плоскости по оси Z с сохранением горизонтального положения.

Известна тележка для транспортировки и замены рабочих органов, содержащая колесную раму, привод продольного перемещения рабочего органа, трехлопастной захват, две лопасти которого снабжены опорами в виде секторов и продольные направляющие с поворотными роликами (А.С. СССР №472840, М. кл. В 62 В 3/10, 1972 г.) [9].

Тележка позволяет перемещать рабочий орган в горизонтальной плоскости по осям Х и Y, вращать вокруг оси Z на колесах, а также благодаря взаимодействию опор захвата с роликами направляющих вращать упомянутый орган вокруг оси X.

Недостатками известной конструкции является невозможность регулировки по оси Z и вращения вокруг оси Y.

Известна тележка для транспортировки и замены рабочих органов станков, содержащая раму с поворотными колесами, привод продольного перемещения рабочего органа, плоские направляющие и регулируемые по высоте опоры (А.С. СССР №846361 МКИ 3 В 62 В 3/10, 1977 г.) [10].

Тележка позволяет перемещать рабочий орган в горизонтальной плоскости по осям Х и Y, вращать вокруг оси Z на колесах, регулировать положение рабочего органа по высоте, но в отличие от аналога [9] не позволяет вращать упомянутый орган вокруг оси X, что и является ее недостатком.

За прототип, как наиболее близкая по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой, выбрана тележка-перегружатель листового материала (А.С. СССР №1643286 МКИ 5 В 62 В 3/04, 1989 г., Бюл. №15, 1991 г.) [11].

Тележка, выбранная в качестве прототипа, содержит раму с шарнирно закрепленными колесами, грузонесущую платформу с двумя парами перекрещенных и шарнирно соединенных между собой стоек, причем одни концы каждой пары стоек шарнирно закреплены на раме и грузонесущей платформе, а другие концы - в направляющих рамы и грузонесущей платформы с возможностью перемещения при помощи катков, и привод, воздействующий на одну из стоек через винт и гайку, что позволяет производить регулировку грузонесущей платформы по высоте.

Тележка-прототип позволяет транспортировать груз в горизонтальной плоскости по осям Х и Y, регулировать положение груза в вертикальной плоскости по оси Z, а также, благодаря наличию шарнирно установленных колес, вращать груз вокруг вертикальной оси Z.

Недостатками тележки-прототипа являются невозможность регулировки положения груза вокруг оси Y из-за связи грузонесущей платформы с рамой стойками и наличия только одного привода, не дающих изменять высоту одной пары упомянутых стоек независимо от другой, а также невозможность вращения груза вокруг оси X, при установленной высоте грузонесущей платформы.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения регулировки положения груза в пространстве по трем взаимно перпендикулярным осям X, Y и Z и вращения вокруг них [2].

Указанная цель достигается тем, что в тележке, содержащей платформу, установленную на четырех стойках, попарно перекрещенных и шарнирно соединенных между собой, четыре колеса и привод, взаимодействующий с одной парой стоек, колеса установлены шарнирно на нижних концах стоек, а на верхних концах стоек установлены ролики с проточками по окружности, пары перекрещенных стоек установлены параллельно и шарнирно соединены продольными стяжками, а платформа выполнена с двумя вертикальными отгибками в виде сегментов, установленных в проточках роликов с возможностью перемещения в них, а на другой паре пекрещенных стоек установлен второй привод, причем оба привода выполнены в виде домкратов, сдвигающих и раздвигающих пары перекрещенных стоек независимо друг от друга. Кроме того, все подвижные соединения тележки имеют зазоры, обеспечивающие необходимые для работы люфты, и поэтому регулировки не вызывают деформации элементов конструкции.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении стыковки блоков, один из которых является неподвижным, а другой подвижным. Оба блока имеют круглые фланцы с посадочными плоскостями и крепежными отверстиями. При стыковке, т.е. при совмещении горизонтальных осей блоков и фиксации фланцев крепежными элементами, возникает необходимость перемещения подвижного блока в горизонтальной плоскости по осям Х и Y, в вертикальной плоскости по оси Z, а также во вращении вокруг осей X, Y и Z [2].

Перемещение в горизонтальной плоскости по осям Х и Y необходимо для транспортировки подвижного блока к месту стыковки, оно ограничено размерами рабочего помещения.

Перемещение в вертикальной плоскости по оси Z необходимо для совмещения горизонтальных осей подвижного и неподвижного блоков. Диапазон регулировки ±100-300 мм от ординара (расстояние от базовой поверхности, на которой происходит стыковка, до горизонтальной оси неподвижного блока) для компенсации возможных неровностей базовой поверхности, на которой происходит стыковка, и погрешностей при изготовлении блоков и тележки.

Вращение вокруг осей Y и Z необходимо для обеспечения параллельности плоскостей фланцев, перпендикулярных горизонтальной оси блоков, диапазон регулировки 10-30°.

Вращение вокруг оси Х необходимо для совмещения крепежных отверстий во фланцах блоков, причем центр вращения должен находиться на горизонтальной оси блоков для одновременного совмещения всех крепежных отверстий по окружности фланца, диапазон регулировки 5-10°. При несоблюдении условия нахождения центра вращения крепежных отверстий фланца подвижного блока на горизонтальной оси неподвижного блока, крепежные отверстия, находящиеся на одной окружности будут описывать вокруг горизонтальной оси неподвижного блока траектории с различными параметрами (с эксцентриситетом), что сделает их совмещение невозможным.

Таким образом, тележка для транспортировки и стыковки блоков должна обеспечивать перемещение подвижного блока в гозонтальной и вертикальной плоскостях по осям X, Y и Z, а также вращение вокруг осей X, Y и Z, при этом центр вращения вокруг оси Х должен находиться на горизонтальной оси стыкуемых блоков, т.е. совпадать с центром окружности, на которой расположены крепежные отверстия.

При осуществлении изобретения "Тележка для транспортировки и стыковки блоков" может быть получено расширение функциональных возможностей путем обеспечения регулировки положения блока в пространстве по трем взаимно перпендикулярным осям и вращения вокруг них.

Перечень чертежей

На фиг.1 изображена тележка, вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 - то же, вид сзади; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.6 - схема стыковки блоков, латинскими буквами X, Y и Z обозначены оси регулировки.

Тележка состоит из платформы 1, установленной на стойках 2-5, попарно перекрещенных и шарнирно связанных между собой, на нижних концах каждой стойки 2-5 шарнирно установлены колеса 6, а на верхних - ролики 7, с проточками 8 по окружности и возможностью вращения на осях 9, пары стоек соединены шарнирно продольными стяжками 10, платформа 1 имеет две вертикальные отгибки 11 и 12 в виде сегментов, входящих в проточки 8 роликов 7, с возможностью перемещения в них, радиусы сегментов отгибок 11 и 12 концентричны окружностям фланцев 13 и 14 стыкуемых блоков 15 и 16, на которых расположены крепежные отверстия 17 и 18, каждая пара стоек имеет независимый привод в виде силовых винтов 19 и 20 с рукоятками 21 и 22, установленных непосредственно на стойках 2, 3 и 4, 5 при помощи колонок 23-26, причем колонки 23 и 25 имеют резьбовые отверстия, а колонки 24 и 26 - плоские отверстия и возможность вращения в стойках 2-5 на осях 27, при этом резьба силовых винтов 19 и 20 взаимодействует с резьбой колонок 23 и 25, а их осевое перемещение в колонках 24 и 26 ограничено упорами 28.

Работа с тележкой осуществляется следующим образом.

Блок 15 устанавливают на платформу 1 и транспортируют тележку к месту стыковки с блоком 16, т.е. перемещают ее по осям Х и Y.

Вращают тележку на шарнирно установленных колесах 6 вокруг оси Z и обеспечивают параллельность фланцев 13 и 14 стыкуемых блоков 15 и 16 по оси Y.

Вращают один из силовых винтов, например силовой винт 19, рукояткой 21, при этом происходит:

- перемещение силового винта 19 по резьбе колонки 23;

- изменение расстояния между колонками 23 и 24, поскольку осевое перемещение силового винта 19 в плоском отверстии колонки 24 ограничено упорами 28, и их поворот в стойках 2 и 3;

- изменение расстояния между концами (сжимание и разжимание) стоек 2 и 3;

- перемещение роликов 7 стоек 2 и 3 по сегменту отгибки 11 платформы 1 и их поворот на осях 9;

- перемещение отгибки 11 вверх или вниз в проточках 8 роликов 7, поскольку изменяется высота подъема роликов 7 относительно колес 6;

- перемещение (наклон) платформы 1 вверх или вниз со стороны отгибки 11.

Таким образом, вращая один из силовых винтов 19 или 20, вращают (качают) платформу 1 вокруг оси Y и обеспечивают параллельность фланцев 13 и 14 по оси Z.

Затем вращают одновременно оба силовых винта 19 и 20 рукоятками 21 и 22, при этом происходит взаимодействие элементов конструкции тележки, как описано выше, в случае вращения силового винта 19, и перемещение платформы 1 по высоте с сохранением ее горизонтального положения, т.е. перемещение по оси Z и совмещение горизонтальных осей блоков 15 и 16.

После обеспечения параллельности фланцев 13 и 14 блоков 15 и 16 и совмещения их горизонтальных осей перемещают (вращают вокруг центров радиусов сегментов) отгибки 11 и 12 в проточках 8 роликов 7, при этом происходят поворот платформы 1 с блоком 15 вокруг горизонтальной оси Х и совмещение крепежных отверстий 17 и 18 фланцев 13 и 14 блоков 15 и 16, поскольку радиусы сегментов отгибок 11 и 12 концентричны окружностям, на которых расположены упомянутые отверстия.

Произведя необходимые регулировки, положение фланцев 13 и 14 фиксируют крепежными деталями, тем самым происходит стыковка блоков 15 и 16.

Все подвижные соединения тележки имеют зазоры, обеспечивающие необходимые люфты, и поэтому регулировки не вызывают деформации элементов конструкции.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Разработана конструкция тележки для транспортировки и стыковки блоков, один из которых является подвижным, а другой неподвижным.

Подвижный блок диаметром 600 мм и длиной 800 мм имеет четыре кронштейна с крепежными отверстиями под болты M12×40 мм и массу 100 кг. Оба блока имеют круглые фланцы диаметром 670 мм и толщиной 20 мм, перпендикулярные горизонтальной оси блоков. Во фланцах имеется по восемь крепежных отверстий под болты М8×80 мм, расположенные под углом 45° друг к другу на окружности диаметром 630 мм. При стыковке посадочные плоскости фланцев должны совпасть, а их крепежные отверстия должны быть совмещены и положение блоков зафиксировано болтами М8×80 мм.

Тележка состоит из платформы 1, установленной на двух парах перекрещенных и шарнирно соединенных между собой стоек 2, 3 и 4, 5, трех поперечных стяжек 10 и двух приводов.

Конструктивно платформа 1 представляет собой стальной лист с размерами 770×860 мм и толщиной 6 мм, с двумя вертикальными отгибками 11 и 12 на размере 770 мм в виде сегментов радиусом 560 мм и высотой 196 мм. На горизонтальной плоскости платформы 1 имеются четыре паза 13×40 мм для закрепления подвижного блока болтами M12×40 мм.

Стойки 2-5 и продольные стяжки 10 представляют собой стальные прямоугольные трубы 60×30×3 мм ГОСТ 8645-68. Длина стоек 2-5 составляет 1140 мм, причем одна из каждой пары стоек - составная, имеющая паз для пропускания цельной стойки, перекрещенной с ней, и при этом каждая стойка 2-5 имеет по четыре установочных отверстия диаметром 20,5 мм. На нижних концах стоек 2-5 шарнирно установлены пластмассовые колеса 6 диаметром 100 мм и шириной 65 мм. На верхних концах стоек 2-5 установлены стальные ролики 7 диаметром 80 мм и шириной 20 мм, с проточками 8 по окружности шириной 8 мм и глубиной 15 мм и возможностью вращения на осях 9 диаметром 20 мм и длиной 40 мм. Длина продольных стяжек 10 составляет 780 мм, на торцах каждой из них установлено по две шпильки с резьбой М20, входящих в установочные отверстия стоек 2-5 и закрепляемые с помощью гаек М20 и шайб.

Приводы представляют собой стальные силовые винты 19 и 20 диаметром 16 мм и длиной 700 мм с резьбой M16×150 мм с одного конца и рукоятками 21 и 22 для вращения с другого конца, силовые винты 19 и 20 установлены на парных стойках 2, 3 и 4, 5 в колонках 23-26. Колонки 23 и 25 имеют резьбовые отверстия M16 мм, а колонки 24 и 26 - плоские отверстия диаметром 16,2 мм. Кроме того, колонки 23-26 имеют возможность вращения в установочных отверстиях стоек 2-5 на осях 27. Резьба силовых винтов 19 и 20 взаимодействует с резьбой колонок 23 и 25, а их осевое перемещение в колонках 24 и 26 ограничено упорами 28 в виде стопорных шайб диаметром 30 мм и толщиной 4 мм, фиксируемых на силовых винтах 19 и 20 шплинтами 4×20 мм ГОСТ 397-79.

Вертикальные отгибки 11 и 12 платформы 1 установлены в проточках 8 роликов 7 с возможностью перемещения в них, причем ширина проточек 8 больше толщины отгибок 11 и 12 на 2 мм, что гарантирует люфт, необходимый для регулировки высоты пар стоек 2, 3 и 4, 5 независимо друг от друга.

Работа с тележкой осуществляется следующим образом.

Подвижный блок 15 устанавливают и закрепляют на платформе 1 болтами M12×40 мм, гайками и шайбами, тележку перемещают к месту стыковки с неподвижным блоком 16, манипулируя тележкой на шарнирно установленных колесах 6 добиваются параллельности фланцев 13 и 14 по оси Y.

При помощи рукояток 21 и 22 вращают силовые винты 19 и 20, при этом изменяется расстояние между колонками 23, 25 и 24, 26 и соответственно парные стойки 2, 3 и 4, 5 сдвигаются или раздвигаются. Сдвижение или раздвижение стоек 2 и 3 или 4 и 5 вызывает изменение расстояния между роликами 7, на концах стоек 2-5, при этом ролики 7 перемещаются по сегментам отгибок 11 и 12 и "выталкивают" или "проваливают" их, изменяя тем самым положение платформы 1 по высоте. Совместная работа обоих приводов в одном направлении позволяет перемещать платформу 1 в вертикальной плоскости по оси Z для совмещения горизонтальных осей Х стыкуемых блоков 15 и 16, а раздельная работа приводов в разных направлениях позволяет вращать платформу 1 вокруг оси Y, добиваясь параллельности фланцев 13 и 14 по оси Z.

После обеспечения параллельности фланцев 13 и 14 блоков 15 и 16 и совмещения их горизонтальных осей перемещают (вращают вокруг центров радиусов сегментов и соответственно вокруг центров фланцев 13 и 14) отгибки 11 и 12 в проточках 8 роликов 7, при этом происходят поворот платформы 1 с блоком 15 вокруг оси Х и совмещение крепежных отверстий 17 и 18, поскольку радиусы сегментов отгибок 11 и 12 концентричны окружностям, на которых расположены упомянутые крепежные отверстия.

Произведя необходимые регулировки, фланцы 13 и 14 блоков 15 и 16 соединяют между собой болтами М8×80 мм через крепежные отверстия 17 и 18.

Все подвижные соединения тележки имеют зазоры, обеспечивающие необходимые люфты, и поэтому регулировки не вызывают деформации элементов конструкции.