ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО С УГЛОМЕРОМ
TURNING DEVICE WITH INCLINOMETER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Изобретение относится к поворотному устройству для обеспечения поворотного перемещения, причем это поворотное устройство содержит двигатель со статором и ротором, расположенным внутри статора. В частности, изобретение относится к такому поворотному устройству с угломером.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Поворотные устройства широко применяются в лесоразведении, на лесозаготовках или в сходных областях деятельности, где транспортное средство - грузовик, трактор или аналогичное средство является носителем устройства для погрузочно-разгрузочных экскаваторов, оснастки для лесоразведения, оснастки для лесозаготовок или оснастки аналогичного назначения. Такие устройства зачастую снабжены гидравлическим приводом и включают в себя стрелу крана, при этом упомянутое поворотное устройство установлено на свободный конец стрелы. Поворотное устройство в типичных случаях включает в себя двигатель, т.е. гидравлический двигатель, чтобы обеспечить поворот.
[0003] Такие поворотные устройства подвергаются воздействию больших сил, как в радиальном, так и в осевом направлении. С этими большими силами обычно справляются, подбирая надлежащие размеры поворотного устройства, а в частности - двигателя с компонентами, чтобы адаптировать их к выдерживанию очень больших нагрузок. В сочетании с этими высокими требованиями к механическим параметрам, требуется точность компонентов, включая необходимость очень аккуратной и точной посадки между статором и ротором. Кроме того, чтобы удовлетворить требованиям пользователей, современные поворотные устройства снабжаются все более и более точной электроникой, приспособленной для работы в тяжелых условиях, такой, как позиционирующие устройства и т.п.
[0004] Проблема, связанная с размещением чувствительной оснастки в неблагоприятной среде, окружающей поворотное устройство, заключается в расположении оснастки и так, чтобы не подвергать ее высоким механическим нагрузкам, и так, чтобы к ней - при необходимости - можно было получить доступ для обслуживания, модернизации или замены.
[0005] Поэтому существует потребность в устройстве, которое облегчает монтаж навесных измерительных устройств, таких, как угломер, и которое обеспечивает надежное измерение с течением времени.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать поворотное устройство, где угломер выполнен так, что облегчается его монтаж и обеспечивается возможность обслуживания и и/или модернизации угломера.
[0007] Изобретение относится к поворотному устройству для обеспечения поворота, причем поворотное устройство содержит двигатель со статором и ротором, расположенным внутри статора, для поворота относительно упомянутого статора вокруг продольной оси, при этом поворотное устройство содержит деталь для крепления ротора, соединенную с ротором, и деталь для крепления статора, соединенную со статором, при этом одна из детали для крепления ротора и детали для крепления статора выполнена с возможностью крепления к стреле крана или аналогичной оснастке, а другая выполнена с возможностью крепления к навесному орудию, при этом предлагаемое устройство отличается тем, что угломер выполнен с возможностью контроля поворота ротора относительно статора, причем угломер содержит часть статора, которая соединена со статором, и часть ротора, которая выполнена с возможностью поворота с ротором, при этом часть ротора расположена по центру вдоль продольной оси.
[0008] В конкретном варианте осуществления часть ротора и часть статора угломера скомпонованы как отдельные части, по меньшей мере, частично внутри поворотного устройства, причем датчик части статора расположен с зазором относительно индикатора угла части ротора.
[0009] В конкретном варианте осуществления часть статора угломера выполнена проходящей в сквозное отверстие через статор к ротору.
[0010] В конкретном варианте осуществления участок части статора угломера, которая проходит в сквозное отверстие через статор, имеет ширину, которая меньше, чем ширина упомянутого сквозного отверстия, так что доступ к части статора угломера возможен снаружи статора без демонтажа поворотного устройства.
[0011] В конкретном варианте осуществления конфигурация угломера обеспечивает абсолютное угловое положение ротора относительно статора, при этом конфигурация датчика обеспечивает отслеживание абсолютного углового положения индикатора угла.
[0012] В конкретном варианте осуществления поворотное устройство содержит вертлюг для мочевины, включающий в себя трубку для мочевины, проходящую по центру сквозь ротор вдоль его продольной оси и выступающую наружу из ротора, при этом индикатор угла предусмотрен в соединении с участком трубки для мочевины, который выступает наружу из ротора.
[0013] В конкретном варианте осуществления поворотное устройство содержит вертлюг с электрическим приводом, при этом индикатор угла соединен с частью ротора упомянутого вертлюга с электрическим приводом.
[0014] В конкретном варианте осуществления поворотное устройство содержит вертлюг с гидравлическим приводом, при этом индикатор угла соединен с частью ротора упомянутого вертлюга с гидравлическим приводом.
[0015] В конкретном варианте осуществления расположение датчика обеспечивает его аксиальное выравнивание с индикатором угла вдоль продольной оси.
[0016] В еще одном конкретном варианте осуществления датчик расположен радиально снаружи индикатора угла.
[0017] Другие варианты осуществления и преимущества станут ясными из подробного описания и прилагаемых чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0018] Теперь, со ссылками на прилагаемые чертежи, будут описаны возможные варианты осуществления, связанные с изобретением, при этом:
На фиг.1 представлен разрез поворотного устройства, соответствующего первому варианту осуществления изобретения;
На фиг.2 представлен разрез угломера согласно первому варианту осуществления изобретения;
На фиг.3 представлено изображение в разобранном виде угломера согласно первому варианту осуществления изобретения;
На фиг.4 представлен разрез поворотного устройства, соответствующего второму варианту осуществления изобретения;
На фиг.5 представлен разрез угломера согласно второму варианту осуществления изобретения;
На фиг.6 представлено изображение в разобранном виде угломера согласно второму варианту осуществления изобретения;
На фиг.7 представлен разрез поворотного устройства, соответствующего третьему варианту осуществления изобретения;
На фиг.8 представлен разрез угломера согласно третьему варианту осуществления изобретения;
На фиг.9 представлено изображение в разобранном виде угломера согласно третьему варианту осуществления изобретения;
На фиг.10 представлен разрез поворотного устройства, соответствующего четвертому варианту осуществления изобретения; и
На фиг.11 представлен укрупненный вид поворотного устройства согласно фиг.10.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0019] На описываемых ниже чертежах сходные признаки разных вариантов осуществления предлагаемого поворотного устройства обозначены одинаковыми позициями даже при возможном наличии незначительных различий между конкретными признаками разных вариантов осуществления.
[0020] На фиг.1 поворотное устройство 10 согласно первому варианту осуществления изобретения показано в разрезе. Поворотное устройство 10 выполнено с возможностью обеспечения поворота и содержит двигатель 11 с ротором 12 и статором 13, причем ротор 12 расположен внутри статора 13 для поворота относительно упомянутого статора 13 вокруг продольной оси A. Поворотное устройство 10 содержит деталь 15 для крепления ротора, соединенную с ротором 12, и деталь 16 для крепления статора, соединенную со статором 13, при этом одна из детали 15 для крепления ротора и детали 16 для крепления статора выполнена с возможностью крепления к стреле крана или аналогичной оснастке, а другая выполнена с возможностью крепления к навесному орудию. В показанном первом варианте осуществления деталь 16 для крепления статора приспособлена для расположения на стреле крана, которая в типичных случаях представляет собой - поворотную руку с гидравлическим приводом или аналогичную. Следовательно, деталь 15 для крепления ротора согласно показанному первому варианту осуществления выполнена с возможностью крепления к навесному орудию, которое в типичных случаях представляет собой - навесное орудие, маневрирование которого осуществляют гидравлическими средствами, такое, как рука с захватом, ковш, оснастка для лесозаготовок или аналогичная оснастка.
[0021] Угломер 17 выполнен с возможностью непрерывного мониторинга поворота ротора 12 относительно статора 13. Угломер скомпонован как модуль и содержит часть 18 статора, которая выполнена с возможностью поворота со статором 13, и часть 19 ротора, которая выполнена с возможностью поворота с ротором 12. Часть 18 ротора расположена по центру вдоль продольной оси. Угломер 17 содержит первый соединительный участок 21, выполненный с возможностью соединения со статором 13, а часть 19 ротора угломера 17 содержит второй соединительный участок 22, выполненный с возможностью соединения с ротором 12. В показанном первом варианте осуществления первый соединительный участок 21 состоит из набора резьбовых опор и винтов, выполненных с возможностью закрепления в резьбовых отверстиях в статоре 13 двигателя 11.
[0022] Угломер 17 расположен вдоль продольной оси A, с возможностью поворота вокруг которой относительно статора 13 расположен ротор 12. Часть 19 ротора угломера 17 соединена с центральным участком ротора 12. В типичных случаях, второй соединительный участок 22 части ротора приспособлен к конструкции ротора, с возможностью соединения с которой выполнен. В показанном первом варианте осуществления ротор 12 включает в себя глухое отверстие 23, в которое может быть заключена часть второго участка угломера 17. Второй соединительный участок 22 может быть снабжен резиновой деталью, выполненной с возможностью взаимодействия с внутренностью глухого отверстия 23 в роторе, оказываясь вынужденной поворачиваться с ротором 12. Участок 22 также может быть связан с поворотом ротора 12 посредством электрического соединения 34 с кабелем, снабжающим инструмент, прикрепленный к соединительной части ротора, электропитанием. Тело 31 вращения части 19 ротора угломера 17 выполнено с возможностью поворота с очень малым трением относительно части 18 статора угломера 17.
[0023] Угломер 17 расположен в сквозном отверстии 24, проходящем через статор 13 к ротору 12, так что доступ к угломеру оказывается возможным снаружи статора 13. Кроме того, угломер 17 имеет ширину, которая меньше, чем ширина сквозного отверстия 24, проходящего через статор 13. Вследствие этого и доступ к угломеру 17, и удаление последнего из его положения или замена становятся возможными без необходимости демонтажа поворотного устройства.
[0024] В креплении статора расположен встроенный контактный провод 33 для обеспечения электропроводки к угломеру 17.
[0025] На фиг.2 и 3 угломер 17 в соответствии с первым вариантом осуществления подробно показан в разрезе и в разобранном виде, соответственно.
[0026] Часть 18 статора угломера 17 содержит корпус 25, выполненный с возможностью защиты электронных приборов внутри угломера. Внутри упомянутого корпуса расположен процессор 26, который может быть программируемым и включать в себя аналого-цифровой преобразователь для преобразования аналогового сигнала из датчика 27 в цифровой сигнал. Кроме того, угломер 17 содержит уплотнение 28 и держатель 29. Для герметизации пространства между угломером и ротором и/или статором, можно расположить в этом пространстве дополнительные уплотнения.
[0027] Часть 19 ротора угломера 17 содержит индикатор 30 угла, в типичных случаях - в форме магнита, расположенного на теле 31 вращения. Датчик 27 части 18 статора выполнен с возможностью восприятия положения индикатора 30 угла и - осуществляемого на основе воспринимаемого положения - непрерывного мониторинга углового положения ротора 12 относительно статора 13. Индикатор угла может иметь цилиндрическую форму, многоугольную форму, или он может быть кольцевым. Датчик 27 может быть расположен с осевым выравниванием с индикатором 30 угла, как показано на чертежах, или радиально снаружи индикатора угла.
[0028] Преимущество предлагаемого угломера 17 заключается в том, что его можно легко обслуживать и/или модернизировать. Размер корпуса 25 части 18 статора угломера 17 предпочтительно приспособлен для заключения в нем дополнительных датчиков или аналогичных средств, например, таких, как гироскоп, передатчик GPS, датчик температуры, и т.д. В этом отношении выгодно и расположение угломера таким образом, чтобы он стал легко доступным снаружи поворотного устройства, и таким образом, что форма угломера оказалась приспособленной для заключения в нем дополнительных чувствительных электронных приборов.
[0029] В этом конкретном первом варианте осуществления, тело 31 вращения дополнительно содержит вертлюг 32 с электрическим приводом, обеспечивающий электрическое соединение через ротор 12 с оснасткой, установленной на деталь 15 для крепления ротора на противоположной стороне ротора. Электрическое соединение 34 предусмотрено в крайней изнутри части угломера 17 и включает в себя электрические кабели и шины управления для снабжения оснастки электрической энергией и сигнальным соединением. Кабели и шины подсоединены посредством электрических кабелей (не показаны) с оснасткой, крепящейся к детали 15 для крепления ротора.
[0030] На фиг.4 показано поворотное устройство 10, соответствующее второму варианту осуществления. Основное отличие этого варианта осуществления по отношению к первому варианту осуществления, показанному на фиг.1-3, заключается том, что угломер 17 не включает в себя вертлюг с электрическим приводом. Кроме того, ротор 12 не включает в себя глухое отверстие для заключения в нем вращающейся части ротора угломера. Вместо этого, часть 19 ротора угломера состоит в основном из участка держателя, предназначенного для удержания индикатора 30 угла, и второго соединительного участка 22, который подлежит соединению с плоским участком ротора 12. Часть 19 ротора угломера 17 может состоять лишь из индикатора 30 угла, при этом второй соединительный участок 22 состоит из клея, связывающего индикатор 30 угла со вращением ротора 12.
[0031] Сквозь ротор 12 проходят гидравлические каналы 38 для соединения с оснасткой, крепящейся к детали 15 для крепления ротора, посредством осевых соединений 39 или радиальных соединений 40.
[0032] На фиг.7 показано поворотное устройство 10, соответствующее третьему варианту осуществления. В этом варианте осуществления деталь 15 для крепления ротора выполнена соединяемой со стрелой крана или аналогичной оснасткой, а деталь 16 для крепления статора выполнена прикрепляемой к навесному орудию. Деталь 15 для крепления ротора соединена с ротором 12 посредством элемента с промежуточным значением крутящего момента, предназначенным для передачи крутящего момента между ними. Предусмотрена возможность справляться с осевыми силами посредством статора таким образом, что они не будут действовать на ротор 12. Это является преимуществом, поскольку позволяет располагать угломер в положении, где тот не подвергается воздействию никаких сил, которые могут повлиять на измерение угла.
[0033] В этом третьем варианте осуществления часть 19 ротора угломера 17 приспособлена для крепления к ротору 12 с центральным глухим отверстием, не проходя в упомянутое глухое отверстие. Вместо этого, часть 19 ротора угломера 17 снабжена радиально проходящим участком, при этом второму соединительному участку 22 придана форма резьбовых отверстий для заключения в них винтов, которые подлежат ввинчиванию в ротор 12. Тело вращения выполнено как неотъемлемая деталь части 19 ротора угломера 17, или как соединенная с ней деталь, и выполнено с возможностью удержания индикатора 30 угла.
[0034] Часть 18 статора угломера 17 выполнена частично охватывающей часть 19 ротора, а датчик 27 при этом аксиально выровнен с индикатором 30 угла с образованием малого зазора между датчиком 27 и индикатором 30 угла.
[0035] На фиг.10 и 11 показан четвертый вариант осуществления предлагаемого поворотного устройства 10. В этом варианте осуществления двигатель 11 содержит полый ротор 12, расположенный внутри статора 13. Деталь 15 для крепления ротора выполнена крепящейся к стреле крана, в типичных случаях являющейся - поворотной рукой с гидравлическим приводом или аналогичной оснасткой, а деталь 16 для крепления статора выполнена с возможностью крепления к навесному орудию. Гидравлические трубки 46, электрические кабели и - возможно - трубки для мочевины выполнены проходящими сквозь полый ротор 12 к части 42 ротора вертлюга 41 с гидравлическим приводом. В показанном варианте осуществления вдоль центральной оси A двигателя 11 расположена трубка 45 текучей среды для мочевины.
[0036] Часть 19 ротора угломера 17 выполнена с возможностью поворота с ротором 12, но - лишь посредством некоторого вспомогательного приспособления. Например, в типичных случаях с концевым участком трубки 45 текучей среды, проходящей по центру сквозь ротор вдоль его продольной оси и выходящей наружу из ротора 12, может быть соединен индикатор 30 угла. В показанном варианте осуществления трубка 45 текучей среды является частью вертлюга 44 для мочевины. Индикатор 30 угла может быть предусмотрен в соединении с участком трубки 45 текучей среды, который выступает наружу из ротора 12, при этом часть 18 статора угломера 17 выполнена с датчиком 27, расположение которого обеспечивает его аксиальное выравнивание с индикатором 30 угла или нахождение радиально снаружи индикатора угла, с образованием малого зазора между датчиком 27 и индикатором 30 угла. Часть 18 статора выполнена частично охватывающей часть 19 ротора и индикатор угла.
[0037] В показанном варианте осуществления поворотное устройство содержит вертлюг с гидравлическим приводом, вертлюг 32 с электрическим приводом и вертлюг 44 для мочевины, причем все они располагаются в осевом протяжении гидравлического двигателя 11. Трубка 45 текучей среды выполнена проходящей через центр всех трех вертлюгов. В еще одном возможном, но не показанном, варианте осуществления вертлюг для мочевины предлагаемого поворотного устройства может быть расположен так, что оказывается возможным выполнение угломера как единого целого с вертлюгом с электрическим приводом, при этом индикатор угла расположен на части ротора вертлюга с электрическим приводом.
[0038] Выше приведено описание изобретения со ссылками на конкретные варианты осуществления. Вместе с тем, изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления. Специалисту в данной области техники будет ясно, что в рамках объема притязаний нижеследующей формулы изобретения возможны другие варианты осуществления.