ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПО ФЕРРОМАГНИТНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Полезная модель относится к области промышленных транспортных средств, в частности к самоходным устройствам для перемещения различного технологического оборудования по одной ферромагнитной произвольно ориентированной (горизонтальной, наклонной, вертикальной) поверхности, имеющей криволинейный гладкий профиль и отклоняющейся от плоскости перемещения в пределах угла ±50°.
Известна самоходная тележка для перемещения по ферромагнитному основанию [1] в виде основной платформы с управляемыми колесами и установленные на основной платформы, технологического оборудования, приводного двигателя, двигателя поворота тележки, механизма привода тележки, механизма поворота тележки, устройства управления скоростью движения тележки, устройства управления направлением перемещения тележки, устройства притягивания тележки к ферромагнитному основанию, состоящего из постоянных магнитов, источника питания, поворотную платформу.
Недостатками данного изобретения являются низкая эффективность и надежность при движении по криволинейной поверхности и сложная конструкция.
Известен мобильный робот с магнитными движителями [2] содержащий корпус с установленным на нем колесами, приводным узлом, внешний барабан, имеющий кольцевую периферийную стенку, и внутренний элемент колеса, включающий в себя фрагмент из магнитно-проницаемого материала и магнит, находящийся в контакте с магнитно-проницаемым материалом. Данное средство может перемещаться по двум разным поверхностям.
Недостатками данного изобретения является сложная конструкция, которую нецелесообразно применять для транспортирования на одной поверхности отклоняющейся от плоскости перемещения на угол не более 40…50°.
За ближайший аналог выбрано транспортное средство для перемещения по ферромагнитным поверхностям [3], содержащее технологическую платформу, установленную на приводных модулях, каждый из которых включает ходовые магнитные колеса, приводимые в движение через редукторный механизм отдельным электродвигателем.
В транспортном средстве, содержащем технологическую платформу, установленную на приводных модулях, каждый из которых включает ходовые магнитные колеса, приводимые в движение через редукторный механизм отдельным электродвигателем, ходовые колеса каждого модуля разделены на две группы и смонтированы на двух колесных блоках, при этом оси вращения колес одного блока перпендикулярны осям вращения колес другого, а приводные модули снабжены пневмо-механическим механизмом автоматической перестановки колесных блоков, выполненным в виде двух пневмоцилиндров с сообщаемыми рабочими полостями, поршни которых связаны передачей «винт-гайка» с шаговыми электродвигателями. В зависимости от поставленной транспортной задачи, число приводных модулей и их взаимное расположение на технологической платформе может изменяться. Данное средство может перемещаться по двум взаимно перпендикулярным поверхностям.
Недостатками данного изобретения являются сложная конструкция транспортного средства и высокие материально-временные затраты на ее производство и эксплуатацию.
Полезная модель решает проблему расширения вариантов конструктивного исполнения транспортных средств, создания транспортного средства более простой конструкции, предназначенного для перемещения по одной ферромагнитной поверхности, имеющей криволинейный гладкий профиль и отклоняющейся от плоскости перемещения в пределах угла ±50°, за счет конструктивных изменений приводных модулей и разделения их функций.
Для получения необходимого технического результата в транспортное средство для перемещения по ферромагнитной поверхности, содержащее технологическую платформу, установленную на приводных модулях, каждый из которых включает ходовые магнитные колеса, электродвигатель, предлагается выполнить с тремя приводными модулями, которые связать с платформой посредством опорных консолей. Каждую консоль предлагается связать с платформой с возможностью поворота в плоскости перпендикулярной плоскости перемещения при помощи цилиндрического шарнира. Каждый из двух приводных модулей предлагается выполнить с тяговой колесной тележкой, а третий модуль выполнить с рулевой колесной тележкой. Каждую тележку предлагается связать с опорной консолью при помощи сферического шарнира, а электродвигатель рулевой колесной тележки снабдить механической передачей, выходной вал которой, пропустить через сферический шарнир и жестко соединить с опорной консолью. Кроме этого, на нижней части платформы предлагается закрепить электромагнит.
На графических материалах, прилагаемых к описанию изображено предлагаемое транспортное средство для перемещения по ферромагнитным поверхностям, где:
на фиг. 1 - конструктивная схема транспортного средства (фронтальный вид);
на фиг. 2 - конструктивная схема транспортного средства (вид сверху));
на фиг. 3 - схема движения транспортного средства при перемещении по горизонтальной поверхности;
на фиг. 4 - схема кинематическая тележки колесной тяговой;
на фиг. 5 - схема кинематическая тележки колесной рулевой.
На прилагаемых графических материалах приняты следующие обозначения:
1 - платформа технологическая; 2, 3, 4 - шарнир цилиндрический; 5, 6, 7 - опорная консоль; 8, 9, 10 - шарнир сферический; 11, 12 - тележка колесная тяговая; 13 - тележка колесная рулевая; 14 - электромагнит; 15 - модуль для размещения технологического оборудования; 16 - электродвигатель движения тяговой колесной тележки; 17 - передача зубчатая цилиндрическая горизонтальная; 18 - колесо магнитное; 19 - передача зубчатая цилиндрическая вертикальная; 20 - электродвигатель поворота колесной рулевой тележки; П-П - плоскость перемещения; α - угол отклонения ферромагнитной поверхности от плоскости перемещения; β - угол поворота цилиндрического шарнира в плоскости перпендикулярной плоскости перемещения; γ - угол поворота сферического шарнира в плоскости перпендикулярной плоскости перемещения.
Транспортное средство состоит из технологической платформы 1, которая
с помощью цилиндрических шарниров 2, 3 и 4, подпружиненных спиральными пружинами (на фигурах не показаны), связана посредством опорных консолей 5, 6 с колесными тяговыми тележками 11, 12, а посредством опорной консоли 7 связана с колесной рулевой тележкой 13. Колесные тяговые тележки 11 и 12 с помощью сферических шарниров 8 и 9, крепятся к опорным консолям 5 и 6. Колесная рулевая тележка 13 с помощью сферического шарнира 10, крепится к опорной консоли 7. На технологической платформе 1 установлен модуль 15, предназначенный для размещения груза и технологического оборудования, на нижней части платформы 1 закреплен электромагнит 13.
Тяговые колесные тележки 11 и 12 выполнены аналогично, каждая тележка содержит корпус, в котором установлен электродвигатель 16 движения тележки, соединенный посредством зубчатой цилиндрической передачи 17 с валом, на котором жестко закреплены магнитные колеса 18 с магнитами постоянного типа.
Рулевая колесная тележка 13 содержит корпус, в котором установлен электродвигатель 20 поворота тележки, соединенный посредством зубчатой цилиндрической вертикальной передачи 19, выходной вал которой проходит через сферический шарнир 10 и жестко соединен с опорной консолью 7. Магнитные колеса 18 с магнитами постоянного типа жестко установлены на валу, который может свободно вращаться относительно корпуса рулевой тележки 13.
Цилиндрические шарниры 2, 3 и 4 допускают поворот опорных консолей 5, 6 и 7 в плоскости перпендикулярной плоскости перемещения транспортного средства на угол β=±50°; сферические шарниры 8, 9 и 10 допускают поворот тяговых колесных тележек 11, 12 и рулевой тележки 13 в плоскостях: перпендикулярной плоскости перемещения транспортного средства на угол γ=±30° и параллельной плоскости перемещения транспортного средства на угол 360° (фиг. 3).
Транспортное средство работает следующим образом. Первоначальное удержание транспортного средства на ферромагнитной поверхности происходит за счет сил притяжения, развиваемых постоянными магнитами, установленными в колесах 18. Перед началом движения на электромагнит 14 подается электрический ток, что обеспечивает более сильное прижатие транспортного средства к ферромагнитной поверхности. После этого подается электрический ток на электродвигатели 16 движения тележек (фиг. 4), установленные в колесных тележках 11 и 12, вращение от двигателя 16 через зубчатую цилиндрическую передачу 17 передается на вал, на котором жестко закреплены магнитные колеса 18, вследствие чего транспортное средство начинает движение. При этом, удерживается на ферромагнитной поверхности за счет прижатия силами, развиваемыми магнитами постоянного типа в колесах 18 и электромагнитом 14. Дополнительно опорные консоли 5, 6 и 7 прижимаются к ферромагнитной поверхности за счет действия спиральный пружин, установленных на цилиндрических шарнирах 2, 3 и 4 (на фиг. не показаны).
При необходимости поворота транспортного средства напряжение подается на электродвигатель 20 поворота рулевой тележки 13 (фиг. 5). Вращающий момент от электродвигателя 20 передается на зубчатую вертикальную цилиндрическую передачу 19, выходной вал которой пропущен через сферический шарнир 10 и жестко соединен с опорной консолью 7, вследствие чего, за счет реактивного вращающего момента, действующего со стороны опорной консоли 7, происходит поворот рулевой тележки в плоскости параллельной плоскости перемещения. При этом тяговые тележки 11 и 12 также поворачиваются в этой же плоскости, так как подвижно соединены с опорными консолями 5 и 6 с помощью сферических шарниров 8 и 9.
Регулирование скорости движения тяговых тележек 11, 12 и величины поворота рулевой тележки 13 осуществляется за счет регулирования частоты вращения электродвигателей 16 и 20 соответственно.
Перемещаясь по поверхности колесные тележки 11, 12 и 13, за счет шарнирных соединений 2, 3, 4, 8, 9 и 10 автоматически устанавливаются в положение, соответствующее конфигурации ферромагнитной поверхности и обеспечивающее надежное крепление всего транспортного средства.
Предлагаемое техническое решение, по сравнению с ближайшим аналогом, позволяет создать надежное и конструктивно простое транспортное средство, для перемещения по одной ферромагнитной произвольно ориентированной поверхности, имеющей криволинейный гладкий профиль и отклоняющейся от плоскости перемещения в пределах угла ±50°, что позволит снизить материально-временные затраты на производство и эксплуатацию и может быть применено, например, для перемещения по поверхности корпуса судна.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. RU 1496947, МПК В23К 9/12, «Самоходная тележка для перемещения по ферромагнитному основанию, опубл. 30.07.1989 г.
2. RU 2585396, МПК B62D 57/024, F16L 55/26, F16L 55/32 585 3962, «Мобильный робот с магнитными движителями», опубл. 27.05.2016 г.
3. RU 2051058, МПК B62D 57/24, «Транспортное средство для перемещения по ферромагнитным поверхностям», опубл. 27.12.1995 г.