КАНТОВАТЕЛЬ С ПОДЪЕМНЫМИ ЦЕНТРАМИ

Полезная модель относится к устройствам, для захвата, подъема и кантования изделий в положение для сварки, преимущественно при изготовлении длинномерных и крупногабаритных изделий, например, рам специальных и большегрузных автомобилей, большегрузных контейнеров, железнодорожных вагонов и цистерн, и может быть использована на машиностроительных и вагоностроительных предприятиях при изготовлении, модернизации и капитальном ремонте различных изделий такого типа.
Известен кантователь с подъемными центрами (см. а.с. СССР №986691, МПК В23К 37/04, дата публикации 07.01.1983 г.), состоящий из двух зеркально расположенных на заданном расстоянии друг относительно друга опор, каждая из которых закреплена на основании и выполнена в виде двух стоек, соединенных в верхней части горизонтальной балкой, каретки, выполненной с возможностью перемещения вдоль стоек, механизма подъема, привод которого закреплен на горизонтальной балке и кинематически соединен с кареткой, и смонтированного на каретке грузонесущего элемента с центром для крепления изделия. Каретка на одной из опор содержит механизм поворота, привод которого соединен с грузонесущим элементом Стойки выполнены с вертикальными направляющими, а каретка выполнена с роликами для перемещения вдоль упомянутых направляющих. Опоры закреплены на заданном расстоянии друг относительно друга стационарно. Механизм подъема выполнен в виде двух цепных передач, верхние и нижние ветви которых расположены на звездочках, соединенных, соответственно, с приводом и с натяжным устройством. Свободные концы цепных передач закреплены на каретке и на страховочных рычагах, выполненных с возможностью торможения и фиксирования положения кареток при обрыве или ослаблении цепи. Привод механизма подъема состоит из двигателя, муфты, тормоза, редуктора и открытой одноступенчатой зубчатой передачи, состоящей из шестерни и колеса, на общем валу с которым закреплена звездочка верхней ветви цепной передачи. Ось упомянутого вала ориентирована перпендикулярно к продольной оси грузонесущего элемента. Механизм поворота выполнен в виде привода и открытой зубчатой передачи, соединенной с валом грузонесущего элемента. Возвратно-поступательное перемещение грузонесущего элемента осуществляется посредством механизма осевого перемещения, выполненного в виде пневмоцилиндра, расположенного на каретке. Фиксирование положения грузонесущего элемента в его крайних положениях осуществляется посредством двуплечих рычагов, одно плечо которых выполнено с возможностью взаимодействия с валом грузонесущего элемента, а второе плечо содержит копирный ролик, выполненный с возможностью взаимодействия с закрепленными на стойках упорами. Управление кантователем осуществляется с кнопочных пультов, закрепленных на опорах. Кантователь предназначен для захвата, подъема и кантования в положение для сварки рам железнодорожных вагонов.
Недостатками известного кантователя являются:
- использование цепной передачи в механизме подъема кареток, что снижает надежность его эксплуатации и срока службы;
- использование механических систем блокирования механизмов подъема и осевого перемещения при нештатных ситуациях, что усложняет конструкцию кантователя и снижает надежность его эксплуатации.
Известен кантователь с подъемными центрами (см. Цыган Б.Г., Цыган А.Б. Вагоностроительные конструкции. Изготовление, модернизация, ремонт/Монография, под ред. Б.Г.Цыгана. - Кременчуг: Изд. "Кременчуг", 2005. - 751 с. - 169-172 с.), состоящий из двух зеркально расположенных на заданном расстоянии друг относительно друга опор, каждая из которых закреплена на основании и выполнена в виде двух стоек, соединенных в верхней части горизонтальной балкой, каретки, выполненной с возможностью перемещения вдоль стоек, механизма подъема, привод которого закреплен на горизонтальной балке и кинематически соединен с кареткой, и смонтированного на каретке грузонесущего элемента с центром для крепления изделия. Каретка на одной из опор содержит механизм поворота, привод которого соединен с грузонесущим элементом. Стойки выполнены с вертикальными направляющими, а каретка выполнена с роликами для перемещения вдоль упомянутых направляющих. Опоры закреплены на заданном расстоянии друг относительно друга стационарно. Механизм подъема выполнен в виде двух цепных передач, верхние и нижние ветви которых расположены на звездочках, соединенных, соответственно, с приводами и с натяжными устройствами. Свободные концы цепных передач закреплены на каретке. Привод механизма подъема состоит из червячного мотор-тормоз-редуктора, цилиндрического редуктора и открытой одноступенчатой зубчатой передачи, состоящей из шестерни и колеса, на общем валу с которым закреплены звездочки. Ось упомянутого вала ориентирована вдоль продольной оси грузонесущего элемента. Механизм поворота выполнен в виде привода, состоящего из планетарного мотор-редуктора и открытой двухступенчатой зубчатой передачи, соединенной с валом грузонесущего элемента. Угловые положения грузонесущего элемента контролируются конечными выключателями. Центр для крепления изделия выполнен с возможностью размещения внутри проемов в торцевых частях изделия. Возвратно-поступательное перемещение грузонесущего элемента осуществляется посредством механизма осевого перемещения, выполненного в виде пневмоцилиндра, расположенного на каретке. Для предотвращения нештатного срабатывания пневмоцилиндров при прекращении подачи сжатого воздуха они снабжены шариковыми замками. Система управления выполнена с возможностью автоматического управления операциями по приемке изделий с тележки конвейера и их подъему на заданную высоту. Управление кантователем осуществляется с пультов управления, расположенных у каждой стойки. Система управления содержит электрические блокировки, исключающие одновременное включение двух пультов управления, а также исключающие перемещения кареток с закрепленным на грузонесущих элементах изделием в повернутом положении и поворота изделия при недостаточной высоте подъема кареток на опорах. Кантователь предназначен для захвата, подъема и кантования в положение для сварки рам железнодорожных вагонов.
Наличие системы управления с электрическими блокировками позволяет несколько повысить надежность эксплуатации кантователя и упростить его конструкцию.
Недостатком известного кантователя является использование цепной передачи в механизме подъема кареток, что снижает надежность его эксплуатации и срок службы.
В основу полезной модели поставлена задача создания такого кантователя с подъемными центрами, в котором за счет иного конструктивного исполнения механизма подъема кареток обеспечивается повышение надежности эксплуатации и срока службы.
Поставленная задача решается тем, что в кантователе с подъемными центрами, состоящем из двух зеркально расположенных на заданном расстоянии друг относительно друга опор, каждая из которых закреплена на основании и состоит из двух стоек, соединенных в верхней части горизонтальной балкой, каретки, выполненной с возможностью перемещения вдоль стоек, механизма подъема, привод которого закреплен на горизонтальной балке и кинематически соединен с кареткой, и смонтированного на каретке грузонесущего элемента с центром для крепления изделия, при этом стойки выполнены с вертикальными направляющими, каретка выполнена с роликами для перемещения вдоль упомянутых направляющих, а каретка одной из опор содержит механизм поворота, привод которого соединен с грузонесущим элементом, согласно полезной модели привод механизма подъема кинематически соединен с кареткой посредством грузовых винтов, верхние концы которых соединены с выходными валами упомянутого привода, а нижние закреплены на основаниях стоек, и взаимодействующих с грузовыми винтами гаек, закрепленных на каретке.
Целесообразно, чтобы привод механизма подъема был выполнен в виде мотор-редуктора и соединенных с ним двух конических редукторов, валы которых соединены с верхними концами грузовых винтов, при этом грузовые винты и гайки были выполнены виде винтовых передач с трапецеидальной резьбой или шарико-винтовых передач, а механизм поворота был выполнен в виде мотор-редуктора, вал которого соединен с валом грузонесущего элемента, при этом мотор-редуктор был закреплен на каретке с противоположной стороны от центра для крепления изделия и со смещением относительно продольной оси вала грузонесущего элемента
Целесообразно, чтобы центры грузонесущих элементов были выполнены с возможностью крепления изделий непосредственно или посредством сменных технологических элементов или съемной опорной рамы, при этом для крепления изделий непосредственно упомянутые центры были выполнены с возможностью схватывания и фиксирования сопрягаемых частей изделия снаружи, сменные технологические элементы были выполнены с возможностью соединения с упомянутыми центрами и с сопрягаемыми частями изделий, а съемная опорная рама была выполнена с возможностью соединения с упомянутыми центрами, с сопрягаемыми частями изделий и содержала базирующие и прижимные элементы для крепления изделия.
Использование грузовых винтов и взаимодействующих с ними гаек в кинематическом соединении привода механизма подъема с кареткой взамен цепной схемой их соединения позволяет повысить надежность и срок службы кантователя при эксплуатации. Выполнение подъемных центров предлагаемой конструкции позволяет значительно расширить область применения кантователя вследствие обеспечения крепления и кантования широкой номенклатуры изделий с различными типоразмерами.
Конструкция заявляемого кантователя с подъемными центрами поясняется на примерах его исполнений, разработанных ООО"НПФ "Техвагонмаш", г.Кременчуг, Украина.
Сущность полезной модели поясняется представленными фигурами чертежей, где на фиг.1 - общий вид кантователя, вид спереди; на фиг.2 - общий вид кантователя, вид сверху; на фиг.3 - опора приводная, вид сбоку; на фиг.4 - опора приводная, вид сзади; на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4 (установка ходового винта механизма подъема и вала грузонесущего элемента с механизмом поворота); на фиг.6 - вид Б на фиг.4 (установка каретки с механизмом поворота на опорах); на фиг.7 - опора неприводная, вид сбоку; на фиг.8 - опора неприводная, вид спереди; на фиг.9 - сечение В-В на фиг.8 (установка ходового винта механизма подъема и вала грузонесущего элемента).
Кантователь с подъемными центрами состоит (фиг.1, 2) из двух зеркально расположенных на заданном расстоянии друг относительно друга приводной 1 и неприводной 2 опор, каждая из которых закреплена посредством болтов (не обозначены) на основаниях, соответственно, 3 и 4.
Опоры 1 и 2 состоят (фиг.3-9) из двух стоек 5 и 6 коробчатой конструкции, соединенных в верхней части горизонтальной балкой 7 рамной конструкции, а по длине - перемычками 8. Вдоль стоек 5 и 6 на перемычках 8 (фиг.6) посредством болтовых соединений 9 закреплены вертикальные направляющие 10 для перемещения кареток 11. На горизонтальной балке 7 расположен привод 12 механизма подъема, состоящий из мотор-редуктора 13 и соединенных с ним двух конических редукторов 14. Приводы 12 на опорах 1 и 2 кинематически соединены с соответствующими каретками 11 посредством грузовых винтов 15 и гаек 16. Верхние концы грузовых винтов 15 посредством муфт 17 соединены с выходными валами (не обозначены) конических редукторов 14, а нижние концы закреплены в опорных подшипниках 18 на основаниях 3 и 4. Грузовые винты 15 выполнены (фиг.5, 9) составными из двух частей, соединенных между собой посредством муфты 19, расположенной под кареткой 11 в ее нижнем положении. Гайки 16 закреплены на каретках 11. Винтовая передача между грузовыми винтами 15 и гайками 16 может быть выполнена в виде трапецеидальной резьбы или в виде шарико-винтовой передачи (не показана).
Каретка 11 на приводной опоре 1 выполнена (фиг.5, 6) в виде каркаса с жестко закрепленными на его противоположных торцевых частях вертикальными кронштейнами 20, на каждом из которых смонтировано по два ролика 21 для перемещения вдоль вертикальных направляющих 10. Грузонесущий элемент состоит из вала 22, закрепленного на каретке 11 посредством подшипников 23, и центра 24 для крепления изделия, выполненного на свободном конце вала 22. Противоположный конец вала 22 соединен с выходным валом (не обозначен) механизма поворота, выполненного в виде мотор-редуктора 25, закрепленного посредством кронштейна 26 на каретке 11 с противоположной стороны от центра 24 и со смещением относительно его продольной оси.
Конструкция каретки 11, размещенной на неприводной опоре 2, отличается от каретки 11 на приводной опоре 2 тем, что она выполнена (фиг.7) без механизм поворота грузонесущего элемента.
Съемная опорная рама 27 для крепления изделия выполнена в виде продольной 28 и поперечной 29 балок, жестко соединенных между собой в центральной части под прямым углом. На торцевых частях продольной балки 28 закреплены балки 30, выполненные с фланцами 31 для крепления к центрам 24 посредством болтовых соединений (не обозначены). На консольных частях поперечной балки 29 и балок 30 расположены базирующие элементы (не показаны) для установки изделия, а на балках 30 размещены также струбцины 32 для его крепления.
В зависимости от конструктивного исполнения и размеров изделий кантователь может быть выполнен без съемной опорной рамы 27. Крепление изделий при таком исполнении кантователя может осуществляться либо центрами 24, выполненными с возможностью схватывания и фиксирования сопрягаемых частей изделий снаружи, либо сменными технологическими элементами (не показаны), выполненными с возможностью соединения с центрами 24 и с сопрягаемыми частями изделий. При этом сменные технологические элементы или съемная опорная рама 27 могут закрепляться на изделии до подачи его на позицию кантователя.
Управление кантователем осуществляется посредством системы управления, построенной на базе управляющего контроллера. Объектами управления являються мотор-редукторы 13 механизмов подъема на опорах 1 и 2 и мотор-редуктор 25 механизма поворота на опоре 1. Для управления указанными объектами на стойках 5 и 6 закреплены путевые выключатели 33 для остановки кареток 11 при их подъеме и опускании на заданной высоте, энкодеры (не показаны) для синхронизации углов поворота грузонесущих элементов на опорах 1 и 2, а также оптические датчики (не показаны) для предотвращения перемещения кареток 11 с закрепленным на грузонесущих элементах изделием в повернутом положении и кантования изделия при недостаточной высоте подъема кареток 11 на опорах 1 и 2.
Управление работой кантователя осуществляется из шкафа управления и кнопочного поста управления (не показаны). Шкаф управления смонтирован вблизи кантователя и содержит пусковую апаратуру со светосигнальными лампами, кнопочную панель, управляющий контроллер и органы защиты и сигнализации (не показаны). Пост управления размещен около одной из опор и взаимосвязаны со шкафом управления. Посты управления содержат кнопочные панели и световую сигнализацию (не показаны). Система управления подключена к трехфазной сети электропитания напряжением 380 В и частотою 50 Гц.
Система управления обеспечивает:
- включение электрических силовых цепей кантователя;
- наладку в режиме ручного управления положений кареток 11 при их подъеме и опускании;
- режим ручного управления операциями подъема и кантования изделия;
- остановку работы кантователя, в том числе, аварийную, в режиме ручного управления.
Системой управления предусмотрены защитные блокировки электрических цепей кантователя, в том числе:
- блокирование перемещения кареток 11 при их контакте с соответствующими путевыми выключателями 33;
- блокирование перемещения кареток 11 с закрепленным на грузонесущих элементах изделием в повернутом положении и кантования изделия при недостаточной высоте подъема кареток 11 на опорах 1 и 2 после пересечения изделием луча оптического датчика;
- блокирование перемещения кареток 11 при неисправности любого преобразователя частоты на электроприводах или энкодера;
- отключение электропитания при открывании дверцы шкафа управления.
Работа кантователя осуществляется следующим образом.
Пример изготовления рамы торцевой большегрузного контейнера.
В наладочном режиме посредством путевых выключателей 33 задают нижнее и верхнее положения кареток 11 на опорах 1 и 2, при которых обеспечиваются удобство установки и крепления изделия на съемной опорной раме 27 и последующего его снятия, а также беспрепятственное кантование упомянутой рамы 27 с изделием на заданные углы поворота.
Раму подают на позицию кантователя при помощи подъемно-транспортных средств, например, мостового крана, укладывают на базирующие элементы опорной рамы 27 и фиксируют посредством струбцин 32. Включение силовых цепей кантователя осуществляют вводным автоматическим выключателем из шкафа управления, при этом автоматически загорается сигнальная лампа. Дальнейшее управление кантователем осуществляют с поста управления.
Нажатием на кнопку "Вверх" включают мотор-редукторы 13 механизмов подъема на стойках 1 и 2. Посредством конических редукторов 14 и грузовых винтов 15 с гайками 16 каретки 11 с закрепленным на них изделием перемещают в верхнее положение, при этом прямолинейное движение кареток 11 задается вертикальными направляющими 10 и роликами 21. Синхронная работа мотор-редукторов 13 обеспечивается посредством энкодеров, которые преобразуют обороты грузовых винтов 15 в соответствующие импульсы и подают их на управляющий контроллер в шкаф управления. При достижении заданной высоты подъема срабатывают верхние путевые выключатели 33 и каретки 11 автоматически останавливаются. Нажатием на кнопку "Влево" или "Вправо" включают мотор-редуктор 25 на стойке 1 и посредством валов 22 поворачивают центры 24 с закрепленной на них съемной опорной рамой 27 и изделием в ту или иную сторону на заданный угол. После выполнения сварочных работ нажатием на соответствующие кнопку вновь включают мотор-редуктор 25 и возвращают каретки 11 со съемной опорной рамой 27 и изделием в горизонтальное положение, а затем посредством мотор-редукторов 13 механизмов подъема на стойках 1 и 2 опускают их в нижнее положение. При срабатывании нижних путевых выключателей 33 каретки 11 автоматически останавливаются. Изделие освобождают от крепления струбцинами 32 и мостовым краном транспортируют с позиции кантователя на следующую технологическую позицию или на площадку для хранения.
Для крепления изделий посредством центров 24 или сменных технологических элементов можно использовать болтовые или клиновые или шкворневые соединения. При этом сменные технологические элементы могут закрепляться на изделии до подачи его на позицию кантователя. Остальные операции выполняют аналогично ранее рассмотренному примеру.
Конструкция заявляемого кантователя испытана на производственной базе ООО "НПФ "Техвагонмаш". Результаты испытаний подтвердили получение ожидаемых технических результатов. В частности, за счет выполнения механизма подъема с грузовыми винтами повышена эксплуатационная надежность и срок службы кантователя. При этом значительно расширяется область его применения вследствие обеспечения крепления и кантования широкой номенклатуры изделий с различными типоразмерами.