RU2312056C1

RU2312056C1 - Manipulator

Info

Publication number: RU2312056C1
Application number: RU2006115035/11A
Authority: RU
Inventors: Яков Иванович Шестаков (RU); Яков Иванович Шестаков; Владимир Евгеньевич Макаров (RU); Владимир Евгеньевич Макаров; зин Владимир Альбертович Гр (RU); Владимир Альбертович Грязин
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2007-12-10

Abstract

FIELD: processing equipment.

SUBSTANCE: manipulator has supporting-rotating device, pivotal boom mounted on supporting-rotating device and having telescopic terminating section with movable and immovable parts, power cylinders, one of said cylinders being pivotally connected with column and boom root section and other cylinder connected with terminating section and immovable part of telescopic boom section, and drive for movable part and telescopic section. Drive has cable-and-pulley system including system of pulleys mounted on opposite ends of second power cylinder, and cable having one end connected with one pin of system of pulleys and other end connected with movable parts of telescopic section. Other end of cable positioned downward of system of pulleys is passed through openings provided in brackets rigidly fixed on immovable and movable parts of telescopic section and located at end of terminating movable part of telescopic section. Compression springs are provided on each movable part of telescopic section, between brackets.

EFFECT: simplified construction of drive, reduced number of pivotal joints, and prolonged service life of manipulator.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к грузоподъемному оборудованию и может быть использовано в манипуляторах, применяемых в лесной промышленности и лесном хозяйстве.The invention relates to lifting equipment and can be used in manipulators used in the forest industry and forestry.

Известен манипулятор, включающий опорно-поворотное устройство, установленную на нем шарнирно-сочлененную стрелу, полезная секция которой выполнена телескопической с подвижной и неподвижной частями, привод подъема-опускания первой секции стрелы, привод подтягивания-отталкивания телескопической секции стрелы и привод подвижной части телескопической секции, выполненный в виде шарнирно сопряженных друг с другом рычагов, один из которых шарнирно соединен с подвижной частью телескопической секции, а другой - с ее неподвижной частью (Авторское свидетельство СССР №544606, Кл. В66С 23/04, 1970).A well-known manipulator, including a slewing ring mounted on it with an articulated boom, a useful section of which is telescopic with movable and fixed parts, a drive for raising and lowering the first section of the boom, a drive for pulling up and down the telescopic section of the boom and a drive for the moving part of the telescopic section, made in the form of levers pivotally coupled to each other, one of which is pivotally connected to the movable part of the telescopic section, and the other to its fixed part (Author USSR Certificate No. 544606, Cl. В66С 23/04, 1970).

В известном манипуляторе относительно сложная конструкция гидросистемы и высокие динамические нагрузки, что снижает эксплуатационные характеристики и эффективность его работы.The well-known manipulator has a relatively complex hydraulic system design and high dynamic loads, which reduces operational characteristics and its efficiency.

Известен также манипулятор, включающий опорно-поворотное устройство, установленную на нем шарнирно-сочлененную стрелу, последняя секция которой выполнена телескопической с подвижными и неподвижной частями, силовые цилиндры, один из которых шарнирно связан с колонной и корневой секцией стрелы, а другой - с последней и неподвижной частью телескопической секции стрелы, и привод подвижных частей телескопической секции, выполненный в виде трособлочной системы, включающей полиспаст, блоки которого смонтированы на противоположных концах второго силового цилиндра, и трос, один конец которого соединен с одной из осей блоков полиспаста, а другой - с подвижной частью телескопической секции (Авторское свидетельство СССР №1768497, Кл. В66С 23/04, 1989).A manipulator is also known, including a rotary support device mounted on it with an articulated boom, the last section of which is telescopic with moving and stationary parts, power cylinders, one of which is articulated with the column and the root section of the boom, and the other with the last and the fixed part of the telescopic section of the boom, and the drive of the moving parts of the telescopic section, made in the form of a cable block system including a chain hoist, the blocks of which are mounted at opposite ends of the w cerned cylinder and a cable having one end connected to one of the axes of chain hoist blocks and other - to the movable telescopic section (USSR Author's Certificate №1768497, Cl V66S 23/04., 1989).

Недостатком данного манипулятора является относительная сложность привода подвижных частей телескопической секции, особенно когда подвижных частей в телескопической секции две и более, множество шарниров в приводе, что снижает долговечность и увеличивает материалоемкость.The disadvantage of this manipulator is the relative complexity of the drive of the moving parts of the telescopic section, especially when the moving parts in the telescopic section are two or more, many hinges in the drive, which reduces durability and increases material consumption.

Для устранения указанных недостатков в манипуляторе, включающем опорно-поворотное устройство, установленную на нем шарнирно-сочлененную стрелу, последняя секция которой выполнена телескопической с подвижными и неподвижной частями, силовые цилиндры, один из которых шарнирно связан с колонной и корневой секцией стрелы, а другой - с последней и неподвижной частью телескопической секции стрелы, и привод подвижных частей телескопической секции, выполненный в виде трособлочной системы, включающей полиспаст, блоки которого смонтированы на противоположных концах второго силового цилиндра, и трос, один конец которого соединен с одной из осей блоков полиспаста, а другой - с подвижной частью телескопической секции, другой конец троса, после полиспаста, пропущен через отверстия в кронштейнах, жестко закрепленных на дальних концах неподвижной и подвижных частях телескопической секции, и закреплен на дальнем конце последней подвижной части телескопической секции, над каждой подвижной частью телескопической секции, между кронштейнами, установлены пружины сжатия, при этом усилие сжатия пружин пропорционально уменьшается по мере их удаления от неподвижной части телескопической секции, трос расположен сверху телескопической секции.To eliminate these shortcomings in the manipulator, which includes the slewing ring mounted on it, an articulated boom, the last section of which is telescopic with movable and fixed parts, power cylinders, one of which is pivotally connected to the column and the root section of the boom, and the other to with the last and fixed part of the telescopic section of the boom, and the drive of the moving parts of the telescopic section, made in the form of a cable block system including a chain hoist, the blocks of which are mounted on the opposite ends of the second power cylinder, and the cable, one end of which is connected to one of the axes of the pulley block and the other to the movable part of the telescopic section, the other end of the cable, after the pulley, is passed through the holes in the brackets, rigidly fixed to the far ends of the fixed and movable parts of the telescopic section, and mounted on the far end of the last movable part of the telescopic section, above each movable part of the telescopic section, between the brackets, compression springs are installed, with this force zhatiya springs decreases in proportion as their distance from the fixed part of the telescopic section, the cable is located on top of the telescopic section.

Такая конструкция манипулятора упрощает привод подвижных частей телескопической секции, уменьшает количество шарнирных сочленений, что повышает долговечность и снижает материалоемкость.This design of the manipulator simplifies the drive of the moving parts of the telescopic section, reduces the number of articulated joints, which increases durability and reduces material consumption.

В патентной и научно-технической литературе подобной конструкции манипулятора нами не обнаружено.We did not find such a manipulator design in the patent and scientific literature.

На фиг.1 изображена схема манипулятора, вид сбоку; на фиг.2 - то же, разрез кронштейна с отверстием для троса; на фиг.3 - то же, схема запасовки троса трособлочной системы.Figure 1 shows a diagram of the manipulator, side view; figure 2 is the same, a section of the bracket with a hole for the cable; figure 3 is the same, the scheme of the storage cable of the cable block system.

Манипулятор включает опорно-поворотное устройство 1 с колонной 2, на которой шарнирно установлена шарнирно сочлененная двухсекционная стрела с главным (корневым) звеном 3, его приводом 4, и конечной телескопической секцией 5, снабженной приводом ее 6 и грузозахватным устройством 7 с приводом 8. В качестве приводов 4, 6 и 8 могут быть использованы, например, силовые гидроцилиндры. Телескопическая секция 5 имеет неподвижную часть 9 в виде полого корпуса, подвижные части 10, 11, 12, 13, выполненные также в виде полых корпусов и 14 в виде грузонесущей балки, к концу которой прикреплено грузозахватное устройство 7 с приводом 8. Подвижных частей может быть меньше или больше, что зависит от назначения манипулятора и его максимальной величины вылета. При этом последняя подвижная часть выполнена в виде грузонесущей балки, а остальные - в виде полых корпусов. На частях 9, 10, 11, 12, 13 и 14 сверху жестко закреплены кронштейны 15, 16, 17, 18, 19 и 20 с отверстиями в них 21. В кронштейне 20 части 14 закреплен один конец троса 22 привода подвижных частей 10...14. Другой конец троса 22 пропущен через отверстия 21 кронштейнов 15...19, неподвижный блок 23, установленный на неподвижной части 9, подвижные блоки 24, установленные на оси 25 шарнира соединения штока гидроцилиндра 6 с неподвижной частью 9 телескопической секции 5 и неподвижные блоки 26, закрепленные на оси 27 шарнира соединения гидроцилиндра 6 с главным звеном 3, и соединен, в зависимости от кратности полиспаста, с осью 25 или 27. Между кронштейнами 15 и 16, 16 и 17, 17 и 18, 18 и 19, 19 и 20 установлены соответственно пружины сжатия 28, 29, 30, 31 и 32, при этом трос 22 пропущен внутри пружин сжатия 28...32, а кронштейны 15...19 могут быть жестко закреплены на подвижных частях 10...13 и неподвижной части 9, в зависимости от длин пружин сжатия 28...32 в их сжатом положении, не на их концах, а приближены в сторону неподвижного блока 23. Максимальный ход подвижных частей 10...14 (L max) телескопической секции 5, кратность полиспаста (n) и величина хода тока второго силового цилиндра 6 (l г/ц) взаимосвязаны зависимостью

. Усилие сжатия каждой из пружин n сжатия 28...32 по мере ее удаления от неподвижной части 9 телескопической секции 5 пропорционально уменьшается.The manipulator includes a rotary support device 1 with a column 2, on which a pivotally articulated two-section boom is mounted pivotally with the main (root) link 3, its drive 4, and the final telescopic section 5, equipped with a drive 6 and a load gripping device 7 with a drive 8. B As drives 4, 6 and 8, for example, power hydraulic cylinders can be used. The telescopic section 5 has a fixed part 9 in the form of a hollow body, movable parts 10, 11, 12, 13, also made in the form of hollow bodies and 14 in the form of a load-bearing beam, to the end of which is attached a gripping device 7 with a drive 8. The moving parts can be less or more, which depends on the purpose of the manipulator and its maximum departure value. In this case, the last movable part is made in the form of a load-bearing beam, and the rest in the form of hollow bodies. On parts 9, 10, 11, 12, 13, and 14,

brackets

15, 16, 17, 18, 19, and 20 are rigidly fixed from above with holes in them 21. In the bracket 20 of part 14, one end of the cable 22 of the drive of the moving parts 10 is fixed. .fourteen. The other end of the cable 22 is passed through the holes 21 of the brackets 15 ... 19, the fixed block 23 mounted on the fixed part 9, the movable blocks 24 mounted on the axis 25 of the hinge connecting the rod of the hydraulic cylinder 6 with the fixed part 9 of the telescopic section 5 and the fixed blocks 26, the hydraulic cylinder 6 is attached to the hinge axis 27 with the main link 3, and is connected, depending on the multiple of the chain block, with the

axis

25 or 27. Between the

brackets

15 and 16, 16 and 17, 17 and 18, 18 and 19, 19 and 20 are installed respectively, compression springs 28, 29, 30, 31 and 32, while the cable 22 is passed in three compression springs 28 ... 32, and the brackets 15 ... 19 can be rigidly fixed to the moving parts 10 ... 13 and the fixed part 9, depending on the lengths of the compression springs 28 ... 32 in their compressed position, not at their ends, and are closer to the side of the fixed block 23. The maximum stroke of the moving parts 10 ... 14 (L max) of the telescopic section 5, the chain hoist (n) and the magnitude of the current path of the second power cylinder 6 (l g / c) are interconnected by the dependence

. The compression force of each of the springs n compression 28 ... 32 as it moves away from the fixed part 9 of the telescopic section 5 is proportionally reduced.

Манипулятор работает следующим образом.The manipulator works as follows.

Манипулятор работает по циклу шарнирно-сочлененного манипулятора, т.е. оператор управляет приводами 4, 6, 8 и опорно-поворотного устройства 1. При работе привода 6 на подтягивание телескопической секции 5 шток первого выталкивается, и расстояние между осями 25 и 27 увеличивается, трос 22 начинает втягивать подвижные части 10...14 внутрь неподвижной части 9, сжимая при этом пружины сжатия 28...32. Но так как усилие сжатия пружины 32 меньше, чем пружины 31, а последней меньше, чем пружины 30, и самое большое усилие сжатия пружины 28, то сначала втягивается подвижная часть 14 в подвижную часть 13 и при максимальном ходе штока привода 6 на выталкивание подвижные части 10...14 будут втянуты внутрь неподвижной части 9 и грузозахватное устройство 7 будет подтянуто в сторону коренной секции 3. Так как трос 22 расположен сверху неподвижной 9 и подвижной частей 10...14, то он увеличивает момент сопротивления изгибу частей 9...14. При отталкивании телескопической секции 5 приводом 6 шток последнего будет втягиваться и расстояние между осями 25 и 27 уменьшается, натяжение троса 22 ослабевает и пружина 28 вытолкнем секцию 10 с секции 9 и при полностью втянутом штоке привода 6 последней вытолкнется секция 14 из секции 13 пружиной 32. Такая работа манипулятора отвечает требованиям рабочих циклов лесозаготовительных машин, осуществляющих валку, пакетирование и трелевку леса.The manipulator operates on a cycle of articulated manipulator, i.e. the operator controls the actuators 4, 6, 8 and the slewing ring 1. When the actuator 6 works by pulling up the telescopic section 5, the rod of the first is pushed out, and the distance between the axes 25 and 27 increases, the cable 22 starts to pull the moving parts 10 ... 14 into the stationary part 9, while compressing the compression springs 28 ... 32. But since the compression force of the spring 32 is less than the spring 31, and the latter less than the spring 30, and the largest compression force of the spring 28, the movable part 14 is first drawn into the movable part 13 and, at the maximum stroke of the actuator rod 6, the movable parts 10 ... 14 will be pulled into the stationary part 9 and the load gripping device 7 will be pulled towards the main section 3. Since the cable 22 is located on top of the stationary 9 and the moving parts 10 ... 14, it increases the moment of resistance to bending of the parts 9 .. .fourteen. When the telescopic section 5 is repelled by the drive 6, the rod of the latter will be retracted and the distance between the axes 25 and 27 decreases, the tension of the cable 22 weakens and the spring 28 pushes out section 10 from section 9 and when the rod of drive 6 is fully retracted, section 14 is pushed out of section 13 by spring 32. Such work of the manipulator meets the requirements of the operating cycles of forestry machines that carry out felling, baling and skidding.

Такое конструктивное выполнение манипулятора позволяет упростить привод подвижных частей телескопической секции, уменьшается количество шарнирных сочленений в приводе, трос привода увеличивает момент сопротивления изгибу частей 9...14, а все выше сказанное повышает долговечность манипулятора и снижает его материалоемкость.Such a structural embodiment of the manipulator makes it possible to simplify the drive of the moving parts of the telescopic section, the number of articulated joints in the drive decreases, the drive cable increases the moment of resistance to bending of parts 9 ... 14, and all of the above increases the durability of the manipulator and reduces its material consumption.

Claims

1. Манипулятор, включающий опорно-поворотное устройство, установленную на нем шарнирно-сочлененную стрелу, последняя секция которой выполнена телескопической с подвижными и неподвижной частями, силовые цилиндры, один из которых шарнирно связан с колонной и корневой секцией стрелы, а другой - с последней и неподвижной частью телескопической секции стрелы, и привод подвижных частей телескопической секции, выполненный в виде трособлочной системы, включающей полиспаст, блоки которого смонтированы на противоположных концах второго силового цилиндра, и трос, один конец которого соединен с одной из осей блоков полиспаста, а другой - с подвижной частью телескопической секции, отличающийся тем, что другой конец троса, после полиспаста, пропущен через отверстия в кронштейнах, жестко закрепленных на неподвижной и подвижных частях телескопической секции и закреплен на дальнем конце последней подвижной части телескопической секции, на каждой подвижной части телескопической секции между кронштейнами установлены пружины сжатия.1. The manipulator, including the rotary support device mounted on it with an articulated boom, the last section of which is telescopic with moving and stationary parts, power cylinders, one of which is pivotally connected to the column and the root section of the boom, and the other to the last and the fixed part of the telescopic section of the boom, and the drive of the moving parts of the telescopic section, made in the form of a cable block system, including a chain hoist, the blocks of which are mounted at opposite ends of the second silovog a cylinder, and a cable, one end of which is connected to one of the axes of the pulley block blocks, and the other to the movable part of the telescopic section, characterized in that the other end of the cable, after the pulley block, is passed through the holes in the brackets rigidly fixed to the stationary and moving parts of the telescopic section and is fixed at the far end of the last movable part of the telescopic section, compression springs are installed between the brackets on each movable part of the telescopic section.

2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что усилие сжатия каждой из пружин, по мере удаления ее от неподвижной части телескопической секции, пропорционально уменьшается.2. The manipulator according to claim 1, characterized in that the compression force of each of the springs, as it moves away from the fixed part of the telescopic section, is proportionally reduced.

3. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что трос пропущен внутри пружин сжатия.3. The manipulator according to claim 1, characterized in that the cable is passed inside the compression springs.

4. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что максимальный ход подвижных частей телескопической секции L_max, кратность полиспаста (n) и величина хода штока второго силового цилиндра (1 г/ц) связаны формулой

4. The manipulator according to claim 1, characterized in that the maximum stroke of the moving parts of the telescopic section L _max , the multiple of the chain hoist (n) and the stroke of the rod of the second power cylinder (1 g / c) are related by the formula

5. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что кронштейны закреплены на верхних поверхностях неподвижной и подвижной частей телескопической секции.5. The manipulator according to claim 1, characterized in that the brackets are mounted on the upper surfaces of the stationary and moving parts of the telescopic section.