МАНИПУЛЯТОР ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗОВ В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ

Полезная модель относится к области подъемных механизмов и может быть использована в качестве манипулятора для перемещения грузов различного назначения в любую точку пространства в пределах обслуживаемой им территории в особых условиях.
Известен робот-кран с кабельной подвеской, имеющий преимущества перед обычными кранами [Albus J.S., Bostelman R.V., Dagalakis N. The Nist Robocrane // Journal of Robotics. 1992. V. 10. No. 5. P. 709-724]. Робот-кран нового типа был разработан подразделением Robot Systems Национального института стандартов и технологий. Он состоит из двух структур механизма Стюарта, один внутри другого. Наружный механизм изготовлен из металлических трубок фиксированной длины и служит конструктивной опорой для подвижной платформы крана, поддерживаемой внутренним механизмом. Эта платформа подвешена на шести оплетенных стальных тросах, которые образуют внутренний механизм. Пока кабели натянуты, они образуют кинематически ограниченный механизм, который контролирует положение и ориентацию движущейся платформы. Длина кабелей контролируется шестью лебедками, что позволяет контролировать движение платформы.
Недостатком известного робота является необходимость как минимум трех фиксированных жестких опорных точек для шести воздушных кабельных соединений. Во многих потенциальных приложениях эти жесткие опорные точки просто недоступны, например, для обслуживания всего периметра здания такими роботами необходимо перемещать всю их опорную часть, что значительно усложняет их конструкцию из-за необходимости создания пути для ее перемещения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является управляемый кабельный кран [Патент на изобретение Cable controlled crane, methods for making and using same: пат. 20030168647 US: МПК B66D 1/48 B66C 13/18 B66C 13/46 B66C 21/00 B66F 7/00 B66F 7/02 / Thompson Clark James; заявитель и патентообладатель P.L.L.C. - №10357295; заявл. 03.02.2003; опубл. 11.09.2003], состоящий из четырех электродвигателей с устройством для укладки троса и редуктором, которые приводятся во вращение с помощью устройства управления, четырех тросов, служащих для перемещения груза, соединенных с редуктором электродвигателей через ролики, расположенные на опорных башнях, и захватного устройства.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: электродвигатели с устройством для укладки тросов и редукторами, приводимыми во вращение устройством управления, тросы, перемещающие груз, соединенные с редуктором электродвигателей через ролики, расположенные на опорных башнях, и захватное устройство.
Недостатком прототипа является узкая специализация в применении данного устройства. Это связано с тем, что данный кабельный кран не имеет возможности обслуживать всю складскую зону, на которой расположено множество объектов перемещения различной формы. При попытке сцепления захватного устройства с грузом, расположенным между двумя более крупными объектами, стоящими рядом с нужным грузом, необходимо убеждаться, не происходит ли касание тросов кабельного крана с рядом стоящими объектами, которое может привести к повреждению и тросов крана, и рядом стоящих объектов.
Полезная модель направлена на создание манипулятора для перемещения грузов в особых условиях за счет ее расширения технологических возможностей.
Это достигается тем, что манипулятор для перемещения грузов в особых условиях содержит электродвигатели с устройством для укладки тросов и редукторами. Редукторы приводятся во вращение устройством управления. Тросы, перемещающие груз, соединенные, одним концом, с редуктором электродвигателей через ролики, расположенные на опорных башнях, а другим, с захватным устройством. В предложенном решении захватное устройство представляет собой связанную с тросами подвижную платформу с размещенным на ней выходном звеном с возможностью осевого перемещения. Привод осевого перемещения выходного звена представляет собой электродвигатель постоянного тока, кинематически связанный с зубчатой рейкой расположенной на конце выходного звена. На противоположном конце выходного звена жестко закреплен привод, оснащенный регулируемым захватом.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом.
На фигуре представлен общий вид заявляемого манипулятора для перемещения грузов в особых условиях.
Манипулятор для перемещения грузов в особых условиях содержит, например четыре, электродвигателя 1, 2, 3, 4, каждый из которых включает устройство для укладки тросов и редуктор. Электродвигатели приводятся во вращение устройством управления 5. Редукторы электродвигателей 1, 2, 3, 4 соединяются с тросами 6, 7, 8, 9 для перемещения груза в горизонтальной плоскости, соответственно, через ролики 10, 11, 12, 13. Ролики 10, 11, 12, 13 расположены на опорных башнях 14, 15, 16, 17. Захватное устройство, представляет собой связанную с тросами 6, 7, 8, 9 подвижную платформу 18. На подвижной платформе 18 размещено выходное звено 19 с возможностью осевого перемещения, на одном конце которого расположен привод 20. Привод 20 представляет собой электродвигатель постоянного тока, кинематически связанный с зубчатой рейкой 21. Зубчатая рейка 21 выполнена на конце выходного звена. На противоположном конце выходного звена жестко закреплен привод 22, выходной вал которого оснащен регулируемым захватом 23.
Манипулятор для перемещения грузов в особых условиях работает следующим образом. При вращении электродвигателей 1, 2, 3, 4, с устройствами для укладки тросов и редукторами, угловое положение валов этих электродвигателей задается устройством управления 5, происходит изменение длины тросов 6, 7, 8, 9, поддерживаемых роликами 10, 11, 12, 13, расположенными на опорных башнях 14, 15, 16, 17, в результате чего захватное устройство перемещается в нужную точку пространства. При этом тросы 6, 7, 8, 9 способны перемещать захватное устройство за счет выходного звена 19, с возможностью осевого перемещения при помощи привода 20 осевого перемещения, связанного с зубчатой рейкой 21, установленного на платформе 18, в горизонтальной плоскости. Привод 22 состоящий из электродвигателя и кинематического переходного узла обеспечивает преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное и таким образом регулирует размер захвата 23.
В случае выполнения, например, грузоподъемных работ необходимо обеспечить поступательное движение выходного звена и требуемый размер захвата. Такая конструкция устройства может обеспечить одновременно осевое движение выходного звена и регулировать размер захвата.
Электродвигатель, установленный на платформе, обеспечивает перемещение дополнительного выходного звена по оси перпендикулярной платформе, с помощью зубчатой рейки, связанной с электродвигателем.
Это дает возможность перемещать объекты в труднодоступных местах с особыми условиями без участия человека, например, работа с радиоактивными элементами, источниками излучений, работа с элементами, которые могут облучать клетки человека, приводить к их мутации, нанося непоправимый вред здоровью. К данной категории можно отнести и работу на атомных, тепловых электростанциях.
Таким образом, предложенный манипулятор для перемещения грузов в особых условиях имеет возможность обслуживать всю складскую зону, на которой расположено множество объектов перемещения различной формы, также складские зоны с особыми условиями труда, без присутствия человека, за счет обеспечения осевого движения выходного звена и регулируемого захвата как рабочего органа, за счет расширения технологических его возможностей.