САМОХОДНЫЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ МАНИПУЛЯТОР

Полезная модель относится к грузоподъемным средствам механизации и автоматизации вспомогательных процессов применительно для машиностроительных предприятий, а также для различных областей промышленного и народного хозяйства.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.
Известны самоходные краны, погрузчики, подъемники различных фирм, представленные на территории РФ дистрибьюторской фирмой ITECH-Подъемные технологии, см. www.itech.ru.
Известен малогабаритный электропогрузчик, включающий четырехколесное шасси с ведущим и управляемым мостами, грузоподъемник с кареткой, снабженной вилочным захватом, гидропривод, электропривод с электродвигателями передвижения и насоса и с системой управления, включающей контроллер двигателя передвижения, рабочее место водителя, устройство рулевого управления, противовес и аккумуляторную батарею, отличающийся тем, что система управления снабжена контроллером двигателя насоса, при этом контроллер двигателя передвижения и контроллер двигателя насоса выполнены с возможностью перепрограммирования характеристик погрузчика, зависящих от установленного типа электродвигателя, грузоподъемника, аккумуляторной батареи, и с возможностью автоматической диагностики неисправностей, а также с обеспечением рекуперативного торможения, кроме того, электропогрузчик содержит датчик давления, входящий в состав электропривода и позволяющий системе управления контролировать вес груза на вилах, дополнительный противовес, выполненный в виде ящика для аккумуляторной батареи и размещенный над управляемым мостом, причем основной противовес расположен в задней части корпуса шасси, см патент РФ №134920 Известен подъемник, включающий ходовую тележку, мачту с кареткой и механизм для подъема и опускания каретки в виде лебедки, отличающийся тем, что тележка снабжена поворотными колесами, кроме того, каретка включает несущую пластину с шарнирно установленной на ней основной пластиной, выполненной с возможностью поворота в горизонтальном и вертикальном направлениях относительно несущей пластины и обеспечивающей возможность фиксации на ней груза посредством зажима, см. патент РФ №117414.
Известен грузовой подъемник с безредукторным электроприводом и разгрузочно-ловительным устройством, содержащий частотно-регулируемый электродвигатель с многоручьевым канатоведущим шкивом трения, одно- или многоручьевой контрошкив, тяговые канаты, огибающие шкив трения и контрошкив и прикрепленные к грузовой платформе и противовесу, а также разгрузочно-ловительное устройство, содержащее неподвижный многоручьевой разгрузочно-тормозной шкив, отличающийся тем, что разгрузочно-ловительное устройство дополнительно включает подвижный одно- или многоручьевой контрошкив, два направляющих многоручьевых шкива, огибаемых разгрузочными канатами, прикрепленными к грузовой платформе и противовесу, и две подвижные тормозные колодки многоручьевого профиля, размещенные между разгрузочно-тормозным шкивом и контрошкивом, причем ось контрошкива и тормозные колодки перемещаются в двух направляющих, а ось неподвижного разгрузочно-тормозного шкива жестко связана с направляющими, при этом оси шкивов и тормозные колодки соединены стягивающими шпильками с регулировочными гайками и контргайками и расперты пружинами, см. патент РФ №2468982.
Известна машина манипуляторная, включающая самоходное шасси, на раме которого посредством опорно-поворотного устройства, установленного на опорном кольце рамы, смонтирована поворотная платформа, на которой установлены кабина оператора, двигатель, баки для топлива и гидрожидкости, гидроагрегаты и манипулятор с рабочим органом на его свободном конце, отличающаяся тем, что опорное кольцо опорно-поворотного устройства установлено с возможностью перемещения вдоль продольной оси машины по направляющим, выполненным на раме, с помощью приводов, например гидроцилиндров, одними концами шарнирно закрепленными на раме, а другими - шарнирно соединенными с опорным кольцом, см. патент РФ №137249.
Недостатком всех известных грузоподъемных средств является их малая универсальность, приводящая к необходимости содержать на каждом объекте несколько механизмов для выполнения различных погрузо-разгрузочных работ, работ по подъему и перемещению грузов, их штабелированию и т.п.
Проблемы большинства машиностроительных предприятий России сегодня это:
- морально устаревший и изношенный станочный парк;
- децентрализованная система производства заготовок, деталей;
- преобладание тяжелого и малопривлекательного ручного труда при загрузке оборудования прокатом, сортировке, погрузке литейных заготовок на станки, инструментальной и вспомогательной оснастки на стеллажи;
- низкий коэффициент использования оборудования по машинному времени (0.1-0.4);
- неритмичное поступление заготовок, деталей, и, как следствие этого, низкий коэффициент использования загрузки основного технологического оборудования (от 0.3 до 0.4);
- небольшая серийность (размер партии 70-85% заготовок находится в пределах 1-10 шт);
- высокое число типоразмеров перерабатываемого материала.
- возможное усиление конкурентных позиций зарубежных производителей в условиях присоединения к ВТО;
- достаточно высокая стоимость современного импортного грузоподъемного оборудования (вилочные электроштабелеры, подъемные столы, сбалансированные манипуляторы от 400 тыс. руб и более).
Задачей полезной модели является создание самоходного многофункционального манипулятора с гидравлическим, ножным приводом, а также с возможностью работать от электромотора - от электросети или от тяговой аккумуляторной батареи, обладающего универсальностью, мобильностью и сравнительно невысокой стоимостью, который может использоваться в цехах разных профилей, где уровень механизации еще ниже по сравнению с заготовительным и обрабатывающим производствами (сборочный, ремонтно-механический, гальванический и малярный цеха), в других отраслях промышленности (например, лесотехническое производство, на удаленных от источника энергопитания сельхозплощадках), так и в различных областях народного хозяйства (торговля, медицина, служба быта).
Сущность заявляемой полезной модели как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого полезной моделью технического результата.
Самоходный многофункциональный манипулятор, включающий передвижное основание, отличающийся тем, что он снабжен неподвижно укрепленной на основании вертикально ориентированной стойкой и гидроцилиндром, корпус которого прикреплен к основанию, а шток шарнирно соединен с элементами сменных средств для выполнения рабочих операций, при этом стойка и основание снабжены приспособлениями для быстросъемного крепления к ним элементов сменных средств для выполнения рабочих операций.
В этом заключается совокупность существенных признаков полезной модели, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме того, заявленная полезная модель характеризуется наличием ряда факультативных признаков, описывающих конкретные случаи ее выполнения, а именно:
- стойка основания может быть выполнена телескопической;
- сменные средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде горизонтально ориентированной грузовой площадки, прикрепленной к штоку гидроцилиндра;
- средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде траверсы профильного типа, один конец которой снабжен захватным устройством, а другой шарнирно прикреплен к стойке основания, при этом шток гидроцилиндра шарнирно соединен с траверсой;
- на свободном конце траверсы может быть укреплена горизонтально ориентированная грузовая площадка;
- траверса может быть выполнена многозвенной, при этом смежные звенья траверсы могут быть соединены между собой посредством дополнительного гидроцилиндра;
- на свободном конце крайнего звена траверсы может быть укреплена горизонтально ориентированная грузовая площадка;
- траверса может быть выполнена телескопической;
- средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде грузовой платформы, один конец которой шарнирно прикреплен к вершине стойки, а другой конец снабжен направляющими, в которых с возможностью относительного перемещения укреплен ползун, при этом шток гидроцилиндра шарнирно связан с ползуном;
- средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде неподвижно укрепленной на основании дополнительной стойки, выполненной в виде рамы, на которой с возможностью вертикального перемещения укреплена грузовая платформа, при этом шток гидроцилиндра связан с грузовой платформой гибкой связью, обеспечивающей подъем грузовой платформы при выдвижении штока гидроцилиндра;
- средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде неподвижно прикрепленной к основанию дополнительной стойки, на которой укреплена центральная часть зубчатого сектора, зубчатая часть которого взаимодействует с зубчатой рейкой, укрепленной на нижней поверхности горизонтальной грузовой платформы для перемещения груза, которая установлена с возможностью опоры на основную стойку и на вторую дополнительную стойку, при этом шток гидроцилиндра шарнирно соединен с зубчатым сектором.
- дополнительные стойки могут быть выполнены телескопическими;
- средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде параллелограмного шарнирно-рычажного механизма типа пантографа, одни концы которого снабжены средствами для захвата и удержания груза, а другие с возможностью перемещения укреплены на скобе, неподвижно прикрепленной к стойке основания, при этом шток гидроцилиндра связан с одним из этих концов многозвенника.
Обеспечиваемый полезной моделью технический результат заключается в том, что заявленный многофункциональный манипулятор представляет собой пространственный механизм с разомкнутой кинематической цепью, а средства для выполнения различных рабочих операций (траверсы, ползуны, шарниры, зубчатые элементы) без больших усилий оператора монтируются на стойке основания и на самом основании манипулятора при необходимости производства соответствующего вида работ.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид заявленного манипулятора, на фиг. 2 - на котором представлен манипулятор с горизонтально ориентированной грузовой площадки, прикрепленной к штоку гидроцилиндра, на фиг. 3 - манипулятор с траверсой, один конец которой снабжен захватным устройством, а другой шарнирно прикреплен к стойке основания, на фиг. 4 - манипулятор с траверсой, на свободном конце которой укреплена горизонтально ориентированная грузовая площадка; на фиг. 5 - манипулятор с многозвенной траверсой, на фиг. 6 - манипулятор с грузовой платформой, один конец которой шарнирно прикреплен к вершине стойки, а другой конец снабжен направляющими, в которых с возможностью относительного перемещения укреплен ползун, на фиг. 7 - манипулятор с укрепленной на основании дополнительной стойкой с грузовой платформой, укрепленной с возможностью вертикального перемещения в направляющих дополнительной стойки, на фиг. 8 - манипулятор с дополнительной прикрепленной к основанию стойкой, на которой укреплена центральная часть зубчатого сектора, зубчатая часть которого взаимодействует с зубчатой рейкой, укрепленной на нижней поверхности горизонтальной грузовой платформы для перемещения груза, на фиг. 9 - манипулятор с параллелограмным шарнирно-рычажным механизмом типа пантографа.
Самоходный многофункциональный манипулятор включает передвижное основание 1, на котором неподвижно укреплена вертикально ориентированная стойка 2 и гидроцилиндр 3, корпус которого прикреплен к основанию 1, а шток 4 гидроцилиндра 3 шарнирно соединен с элементами сменных средств для выполнения рабочих операций. Стойка 2 и основание 1 снабжены приспособлениями для быстросъемного креплением к ним элементов сменных средств для выполнения рабочих операций (на чертежах условно не показаны). Основание 1 снабжена колесами 5, ручкой 6 и электроприводом 7. Стойка 2 основания 1 может быть выполнена телескопической. Средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде горизонтально ориентированной грузовой площадки 8, прикрепленной к штоку 4 гидроцилиндра 3. Средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде траверсы 9 профильного типа, один конец которой снабжен захватным устройством 10, а другой шарнирно прикреплен к стойке 2 основания 1, при этом шток 4 гидроцилиндра 3 шарнирно соединен с траверсой 9. На свободном конце траверсы 9 может быть укреплена горизонтально ориентированная грузовая площадка 11. Траверса 9 может быть выполнена многозвенной, при этом смежные звенья траверсы могут быть соединены между собой посредством дополнительного гидроцилиндра 12. На свободном конце крайнего звена траверсы 9 может быть укреплена горизонтально ориентированная грузовая площадка 13. Траверса 9 может быть выполнена телескопической. Средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде грузовой платформы 14 один конец которой шарнирно прикреплен к вершине стойки 2 основания 1, а другой конец снабжен направляющими 15, в которых с возможностью относительного перемещения укреплен ползун 16, при этом шток 4 гидроцилиндра 3 шарнирно связан с ползуном 16. Средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде неподвижно укрепленной на основании 1 дополнительной стойки 17, выполненной в виде рамы, на которой с возможностью вертикального перемещения укреплена грузовая платформа 18, при этом шток 4 гидроцилиндра 3 связан с грузовой платформой 18 гибкой связью, обеспечивающей подъем грузовой платформы 18 при выдвижении штока 4 гидроцилиндра. Средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде дополнительной неподвижно прикрепленной к основанию 1 дополнительной стойки 19, на которой укреплена центральная часть зубчатого сектора 20, зубчатая часть 21 которого взаимодействует с зубчатой рейкой 22, укрепленной на нижней поверхности горизонтальной грузовой платформы 23 для перемещения груза, которая установлена с возможностью опоры на основную стойку 2 основания 1 и на вторую дополнительную стойку 24, при этом шток 4 гидроцилиндра 3 шарнирно соединен с зубчатым сектором 20. Дополнительные стойки 19 и 24 могут быть выполнены телескопическими. Средства для выполнения рабочих операций могут быть выполнены в виде параллелограмного шарнирно-рычажного механизма типа пантографа 25, одни концы которого снабжены средствами 26 для захвата и удержания груза, а другие с возможностью перемещения укреплены на скобе 27, неподвижно прикрепленной к стойке 2 основания 1, при этом шток 4 гидроцилиндра 3 связан с одним из этих концов многозвенника 25.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Заявленное устройство позволяет путем быстрой установки на основании 1 различных дополнительных стоек, траверс и прикрепления к штоку 4 гидроцилиндра 3 элементов различных средств для выполнения рабочих операций обеспечить выполнение технологического цикла целого предприятия.
Так манипулятор с горизонтально ориентированной грузовой площадкой 8, прикрепленной к штоку 4 гидроцилиндра 3, он выполняет роль простейшего подъемника
Манипулятор с траверсой 9 профильного типа, один конец которой снабжен захватным устройством 10, а другой шарнирно прикреплен к стойке 2 основания 1, выполняет функции грузоподъемного крана.
Манипулятор с грузовой площадкой 11, в особенности с многозвенной траверсой 9, обеспечивает выполнение различных работ на высоте.
Манипулятор с грузовой платформой 14 выполняет функции кантователя грузов.
Манипулятор с грузовой платформой 18 выполняет функции обычного складского погрузчика.
Манипулятор с горизонтальной грузовой платформой 24 для перемещения груза выполняет функции штабеллера.
Манипулятор с параллелограмным шарнирно-рычажным механизмом типа пантографа 25 также может выполнять функции штабеллера и многие другие виды работ по горизонтальному перемещению грузов.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление полезной модели, в том виде, как она охарактеризована в формуле полезной модели. Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом из известных материалов с использованием известных технологий и технических средств.
Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества:
- легкость монтажа, обслуживается одним человеком;
- быстро изменяемая телескопическая модульная база;
- сниженная материалоемкость;
- энергонезависимость (может работать как от электросети, аккумулятора, так и от гидравлического привода);
- мобильная колесная база;
- возможность автоматизации управления;
- широкая область применения при относительно низкой стоимости, что позволяет применить заявленный манипулятор и в удаленных от снабжения электропитанием местностях (при строительстве новых машиностроительных площадок).