КАРЕТКА ЛЕСТНИЧНОГО ПОДВЕСНОГО ПОДЪЕМНИКА (ВАРИАНТЫ)
SUSPENDED LADDER LIFT CARRIAGE (OPTIONS)

Группа изобретений относится к механизмам грузоподъемных устройств, преимущественно подвесных подъемников инвалидных колясок, перемещаемых по лестничным маршам.
Из уровня техники известны лестничные подвесные подъемники, перемещаемые по лестничным маршам посредством каретки подъемника по направляющей круглой формы, например трубе, при помощи приводных и поддерживающих роликов, рабочая поверхность которых выполнена из фрикционного материала, например полиуретана (RU 2448893 С2, опубл. 27.04.2012; RU 2453490 С2, опубл. 20.06.2012; RU 2468946 С2, опубл. 10.12.1012).
Недостатком известных лестничных подъемников является низкая надежность контакта роликов каретки с направляющей вследствие проскальзывания роликов при движении подъемника по горизонтальным и вертикальным криволинейным участкам трассы по причине возникновения разных угловых скоростей приводных и поддерживающих роликов.
Известна также каретка лестничного подвесного подъемника (RU 2564943 С1, опубл. 10.10.2015). Каретка перемещается по направляющей круглой формы, изготовленной, преимущественно, из трубы с помощью приводных блоков, содержащих мотор-редукторы и ведущие ролики, рабочая поверхность которых выполнена из фрикционного материала, например, полиуретана. Противоположно ведущим роликам в каретке на валу установлены прижимные ролики конической формы. Каретка содержит серьгу, шарнирно соединенную с боковыми поверхностями корпуса каретки. В центре нижней части серьги шарнирно закреплена подвеска инвалидной коляски.
Перемещение каретки осуществляется за счет силы сцепления поверхности ведущих роликов с направляющей, возникающей под действием силы тяжести, преобразуемой в силу сцепления динамикой работы узлов и механизмов каретки.
Известная каретка лестничного подвесного подъемника является наиболее близким аналогом (прототипом) заявленного технического решения по максимальному количеству одинаковых с ним существенных признаков.
Недостатки прототипа заключаются в следующем.
Из-за того что направляющая для движения каретки подъемника имеет круглую форму, как и ведущие ролики приводных блоков, их взаимодействие происходит в малых по площадям пятнах контакта. При этом чтобы удержать и перемещать полезную нагрузку на восходящих участках траектории, необходимо большое предварительное усилие прижатия ведущих роликов к направляющей посредством прижимных роликов. Это приводит к чрезмерным напряжениям во фрикционном слое ведущих роликов, что может стать причиной его отслоения от основы. Снизить контактное давление можно увеличением диаметра ведущих роликов и/или направляющей, однако это требует увеличения крутящего момента на выходе мотор-редукторов, т.е. увеличения их массогабаритных показателей и всей конструкции в целом.
При движении по винтовым участкам траектории круглая форма направляющей приводит к отклонению каретки от вертикальной продольной плоскости. Для исправления этого в таких местах траектории приходится обустраивать дополнительные выравнивающие положение каретки элементы.
Задача изобретения - создать несколько вариантов каретки подвесного лестничного подъемника, работоспособных в различных условиях эксплуатации, и обеспечивающих их длительное и безопасное использование.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности фрикционного сцепления ведущих роликов с направляющей при движении каретки по трассе, что в конечном итоге улучшает эксплуатационные свойства подъемника.
Поставленная задача может быть реализована, а ее технический результат может быть достигнут посредством двух основных вариантов конструкции заявленного изобретения и двух вариантов с разновидностями (с учетом особенностей условий эксплуатации подъемников, а следовательно и разных принципов действия заявленной конструкции в зависимости от этих особенностей).
Вариант «А»:
- каретка лестничного подвесного подъемника, перемещающаяся по направляющей таврового сечения посредством катящегося по нижней поверхности направляющей приводного ролика, рабочая поверхность которого выполнена из фрикционного материала, например полиуретана, содержит корпус с профильным вырезом окна в середине верхней части под направляющую, и шарнирно соединенную с корпусом серьгу, в центре нижней части которой шарнирно закреплена подвеска инвалидной коляски;
- приводной ролик установлен по центру общего выходного вала двух симметрично расположенных в корпусе каретки мотор-редукторов, а удержание каретки на направляющей осуществлено посредством двух одинаковых блоков опорных роликов;
- блоки шарнирно закреплены внутри корпуса каретки в середине его верхней части с помощью осей качания, проходящих через переднюю и заднюю стенки корпуса симметрично и параллельно направляющей и установлены с возможностью упора наружной сферической рабочей поверхностью каждого ролика в поверхность углового соединения полок-тавровой направляющей по обе стороны от нее и под одинаковым углом к ней;
Вариант «В»:
- каретка лестничного подвесного подъемника, перемещающаяся по направляющей таврового сечения посредством катящегося по нижней поверхности направляющей приводного ролика, рабочая поверхность которого выполнена из фрикционного материала, например полиуретана, содержит корпус с профильным вырезом окна в середине верхней части под направляющую, и шарнирно соединенную с корпусом серьгу, в центре нижней части которой шарнирно закреплена подвеска инвалидной коляски;
- приводной ролик замещен двумя одинаковыми приводными роликами, взаимодействующими соответственно каждый с половиной нижней горизонтальной поверхности направляющей и установленными симметрично друг другу на консольной части одинаковых полых валов, смонтированных на общей оси двух мотор-редукторов, симметрично расположенных в корпусе каретки, а удержание каретки на направляющей осуществлено посредством двух одинаковых блоков опорных роликов;
- блоки шарнирно закреплены внутри корпуса каретки в середине его верхней части с помощью осей качания, проходящих через переднюю и заднюю стенки корпуса симметрично и параллельно направляющей и установлены с возможностью упора наружной сферической рабочей поверхностью каждого ролика в поверхность углового соединения полок тавровой направляющей по обе стороны от нее и под одинаковым углом к ней.
Вариант «С», разновидность АС/ВС:
1
- каретка лестничного подвесного подъемника, в которой усилие прижима приводного ролика или двух роликов, его замещающих, к направляющей, обеспечено установкой вала приводного ролика в подшипниковых опорах вращения, смонтированных в эксцентрических отверстиях зубчатых колес, установленных во внутренних равноудаленных от направляющей стенках корпуса каретки, с возможностью вращения вокруг своей оси a;
- зубчатые колеса взаимодействуют с шестернями, выполненными на валах, установленных в боковых крышках и внутренних стенках корпуса каретки соосно друг другу в поперечной плоскости симметрии каретки между линией контакта приводного ролика с направляющей и линией с центрами пятен контакта рабочих поверхностей опорных роликов с направляющей, наружные поверхности которых жестко соединены с верхней частью боковых сторон серьги;
- при этом оси качания блоков опорных роликов установлены в корпусе каретки неподвижно.
Вариант «D», разновидность AD/BD:
- каретка лестничного подвесного подъемника, в которой усилие прижима приводного ролика или двух роликов, его замещающих, к направляющей обеспечено установкой вала приводного ролика в подшипниковых опорах вращения, установленных во внутренних равноудаленных от направляющей стенках корпуса каретки без возможности радиального перемещения;
- оси качания блоков опорных роликов выполнены ступенчатыми с призматической ступенью, двумя соосными и одной эксцентрической промежуточной ступенями и смонтированы с возможностью вращения в передней и задней стенках корпуса каретки на соосных ступенях;
- на выступающих из корпуса каретки призматических ступенях жестко зафиксированы, например, с помощью стопорных винтов своими внутренними опорными отверстиями рычаги, причем между плечами рычагов, ниже направляющей, установлен упругий силовой элемент, например, пружина.
Сопоставительный анализ существенных признаков заявленной группы изобретений в сравнении с ее аналогами свидетельствует, что из известного уровня техники на дату подачи заявки не известно и не следует явным образом устройство того же назначения и принципа действия, что и заявленное изобретение в котором бы применялась вся совокупность приведенных в независимых пунктах формулы и раскрытых в описании существенных признаков, что означает ее соответствие критерию «новизна».
При этом предложенная совокупность существенных признаков не является очевидной для «среднего специалиста» в данной области техники и обеспечивает возникновение у заявленного изобретения новых свойств, позволяющих реализовать поставленную задачу, что означает ее соответствие критерию «изобретательский уровень».
В целом конструкция заявленной полезной модели технологична в изготовлении, поэтому ее производство не представляет технических трудностей, что свидетельствует о соответствии изобретения также и критерию «промышленная применимость».
Сущность заявленного технического решения каретки лестничного подвесного подъемника поясняется рисунками, где изображено:
- на фиг. 1 - каретка лестничного подвесного подъемника с инвалидной коляской на одноплоскостной направляющей;
- на фиг. 2 - каретка лестничного подвесного подъемника с инвалидной коляской на поворотно-винтовой направляющей;
- на фиг. 3-6 - вид на каретку спереди с местными разрезами;
- на фиг. 7 - вид на каретку сверху с местными разрезами по фиг. 3;
- на фиг. 8 - вид на каретку сверху с местными разрезами по фиг. 5;
- на фиг. 9 - вид на каретку сбоку с местным разрезом;
- на фиг. 10 - расположение элементов каретки, находящейся на наклонном участке направляющей;
- на фиг. 11 - вид на блок роликов.
Каретка 1 лестничного подвесного подъемника, может перемещаться с инвалидной коляской 2 над лестничным маршем 3 по одноплоскостной направляющей 4 таврового сечения с нижним расположением горизонтальной полки (вариант «А», фиг. 1, 3, 5), или по направляющей с поворотными и винтовыми участками с нижним расположением горизонтальной полки (вариант «В», фиг. 2, 4, 6).
1
2
Конструкция каретки симметрична относительно продольной и поперечной вертикальных плоскостей π и π. Корпус каретки 5 коробчатой формы, в середине верхней части имеет профильный вырез окна под направляющую, а в нижней - две внутренние стенки 6 с соосными отверстиями. Боковины корпуса закрыты крышками 7, в которых соосно выполнены отверстия, через которые устанавливаются элементы верхних шарниров серьги 8. В центре нижней части серьги находится шарнир 9, к которому крепится подвеска коляски.
Перемещение каретки по направляющей осуществляется посредством катящегося по нижней поверхности направляющей приводного ролика 10 (вариант «А» фиг. 1, 3, 5) или двух одинаковых приводных роликов 11 (вариант «В» фиг. 2, 4, 6). Рабочая поверхность роликов выполнена из фрикционного материала, например, полиуретана. Для варианта «А» ролик 10 установлен на общем для двух мотор-редукторов 12 выходном валу 13 по центру, а для варианта «В» ролики 11 установлены на полых выходных валах 14, которые посажены на общую ось 15. Для передачи крутящего момента на ведущий 10 или два замещающих 11 ролика через шпонки 16, 17, 18 мотор-редукторы имеют поводки 19, находящиеся в пазах нижней стенки корпуса 5 (фиг. 9). Применение двух отдельных приводных роликов 11 способствует уменьшению потерь мощности мотор-редукторов 12 тем, что уменьшение длин пятен контакта каждого ролика 11 с направляющей 4 приводит к уменьшению проскальзывания по пятнам контакта из-за разности окружных скоростей на поворотах.
Для удержания каретки на направляющей 4, создания сцепления ведущего 10 или двух замещающих роликов 11 с направляющей и движения вдоль нее служат два блока 20 опорных роликов, установленных с обеих сторон тавровой направляющей под одинаковым углом наклона к ней. Каждый блок роликов (фиг. 11) состоит из корпуса 21, двух роликов 22 со сферической поверхностью периферии, закрепленных на осях 23. Корпус 21 имеет установочное отверстие 24, ось которого расположена по одну сторону от параллельных осей 23 роликов 22 равноудаленно и перпендикулярно к ним в общей плоскости симметрии дисков роликов. Блоки 20 роликов смонтированы с возможностью упора наружной сферической рабочей поверхностью в поверхность углового соединения полок тавровой направляющей.
Создание силы сцепления ведущего или двух замещающих роликов с направляющей 4 происходит за счет их взаимного сближения с опорными роликами 22 и упругости фрикционного слоя ведущих роликов. Сближение может осуществляться путем радиального перемещения геометрической оси вращения а ведущего 10 или двух замещающих 11 роликов при неподвижных относительно корпуса каретки осях качания в блоков 20 опорных роликов (вариант «С» с разновидностями AC/ВС, фиг. 3, 4, 7), или при одновременном перемещении осей качания в блоков 20 опорных роликов при неподвижной относительно корпуса каретки геометрической оси вращения а ведущего или двух замещающих роликов (вариант «D» с разновидностями AD/BD, фиг. 5, 6, 8).
Для варианта «С» с разновидностями AC/ВС (фиг. 3, 4, 7) оси 25, на которые через отверстие 24 установлены блоки 20 опорных роликов, неподвижно закреплены в передней и задней стенках корпуса. А шарикоподшипниковые опоры вращения 26 и 27 валов 13, 14 ведущих роликов 10, 11 расположены в отверстии зубчатых колес 28, через стопорные кольца 29. Осевые зазоры между мотор-редукторами, роликами и опорами устанавливаются за счет втулок 30, 31, стопорных колец 32 и шайб 33, 34. Отверстия в зубчатых колесах выполнены с эксцентриситетом е. Зубчатые колеса установлены в отверстиях внутренних стенок 6 корпуса с возможностью вращения вокруг своей оси at и взаимодействуют с шестернями 35. Шестерни выполнены на валах 36, опорами которым служат отверстия в боковых крышках 7 и внутренних стенках 6 корпуса каретки. Наружные выступающие за крышки 7 поверхности валов жестко соединены с верхней частью боковых сторон серьги, например, болтовым крепежом.
1
2
При этом оси вращения валов 36 соосно расположены между линией контакта приводного ролика с направляющей l и линией с центрами пятен контакта рабочих поверхностей опорных роликов 22 с направляющей l.
1
2
4
3
2
4
2
1
Для варианта «D», с разновидностями AD/BD (фиг. 5, 6, 8) шарикоподшипниковые опоры вращения 37 и 38 валов 13, 14 ведущих роликов 10, 11 зафиксированы заплечиками отверстий внутренних стенок корпуса и стопорными шайбами 39, 40. Осевые зазоры между мотор-редукторами, роликами и опорами устанавливаются за счет втулок 41, 42, стопорных колец 32 и шайб 34. При этом оси качания 43 блоков опорных роликов, выполненные ступенчатыми с призматической ступенью s, двумя соосными ступенями s, s и одной смещенной на величину эксцентриситета е промежуточной ступенью s, смонтированы с возможностью вращения в передней и задней стенках корпуса каретки на ступенях s и s. Это дает возможность радиального перемещения внутренним эксцентриковым ступеням s, на которых установлены блоки 20 опорных роликов через отверстие 24. На выступающих из корпуса каретки призматических ступенях s, установлены внутренними опорными отверстиями рычаги 44 и зафиксированы, например, с помощью стопорных винтов 45. Между плечами рычагов ниже направляющей установлен упругий силовой элемент 46, например, пружина. В отверстиях боковых крышек 7 каретки неподвижно установлены оси 47, посредством которых выполнено шарнирное соединение верхних частей боковых сторон серьги 8 с кареткой. При этом ось вращения серьги расположена аналогично оси вращения валов 36 для варианта «С». Шайбы 48, закрепленные на торцах осей 47, например, при помощи болтового крепежа, препятствуют осевому смещению серьги 8.
Особенности принципа действия вариантов применяемых кареток и их разновидностей заключаются в следующем.
Для варианта «С» с разновидностями AC/ВС в нагруженном состоянии каретки на горизонтальном участке трассы ведущий ролик 10 или замещающие ведущие два ролика 11 и верхние блоки опорных роликов 20 расположены в корпусе 5 относительно друг друга и направляющей 4 таким образом, что уже обеспечивают необходимое для движения каретки фрикционное сцепление рабочих поверхностей роликов 10, 11 с направляющей 4 при передаче от мотор-редукторов 12 крутящих моментов. Наличие двух опорных роликов 22 со стороны внутреннего радиуса изгиба вертикальной полки тавровой направляющей при горизонтальных и винтовых поворотах траектории обеспечивает ориентированное положение каретки в пространстве так же как и на прямолинейных участках.
При перемещении каретки с горизонтального участка трассы на наклонный корпус 5 ориентируется вдоль наклонного участка направляющей 4. При этом происходит поворот корпуса 5 вокруг осей валов 36 относительно серьги 8, остающейся в вертикальном положении за счет приложенной нагрузки. Через зубчатое зацепление шестерен 35 с колесами 28 этот поворот преобразуется в перемещение геометрической оси валов 13, 14 роликов 10, 11 навстречу блокам 20 роликов и вызывает дополнительное усилие прижатия ведущих роликов 10, 11 к направляющей 4, тем самым увеличивая фрикционное сцепление.
Для варианта «D» с разновидностями AD/BD в нагруженном состоянии каретки на горизонтальном участке трассы силовой элемент 46 разжимает плечи рычагов 44 с усилием, достаточным для такого поворота эксцентриковых осей 43 блоков 20 опорных роликов, который создаст усилие преодоления силы тяжести подвешенной нагрузки и прижатия ведущих роликов 10, 11 к направляющей 4 для необходимого фрикционного сцепления.
При перемещении каретки с горизонтального участка трассы на наклонный влияние нормальной к направляющей 4 составляющей силы тяжести подвешенной нагрузки, передающейся от блоков 20 опорных роликов и их эксцентриковые оси качания 43 на рычаги 44 уменьшается. Поэтому, доля от общего создаваемого силовым элементом 46 усилия, идущая на прижатие ведущих роликов 10, 11 к направляющей 4 увеличивается, что и необходимо для сохранения фрикционного сцепления.
Заявленное изобретение позволит существенно повысить безопасность использования лестничного подвесного подъемника и его эксплуатационные свойства.